Физики нашли лазейку для существования темных фотонов

Долгое время существование темных фотонов ставилось под сомнение из-за космологических ограничений. Считалось, что в ранней Вселенной эти частицы должны были входить в резонанс с горячей плазмой, передавая ей колоссальные объемы энергии. Такой процесс неизбежно отразился бы на свойствах реликтового излучения, однако никаких следов подобного нагрева астрофизики не обнаружили.

Команда исследователей пересмотрела этот сценарий с помощью детального компьютерного моделирования. В отличие от предыдущих работ, где плазму рассматривали как линейную систему, ученые проследили за поведением ионов и электронов по отдельности. Выяснилось, что процесс передачи энергии саморегулируется: возбуждение ленгмюровских волн приводит к возникновению ионно-акустических колебаний, которые делают плазму неоднородной. Эти изменения плотности нарушают условия резонанса, тем самым блокируя дальнейший энергообмен.

Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, радикально меняют допустимые параметры для поиска частиц. Допустимая сила взаимодействия темных фотонов с обычным веществом оказалась в диапазоне от 3000 до 10 миллионов раз выше, чем предполагалось ранее. Хотя это открытие не является прямым доказательством существования темной материи, оно значительно расширяет область поиска для экспериментаторов, возвращая темные фотоны в список наиболее перспективных кандидатов на роль скрытой массы Вселенной.