Araştırmacılar, ultra hafif karanlık fotonların karanlık madde için ciddi adaylar olarak kabul edilmesine olanak sağlayabilecek yeni bir mekanizma ortaya koydu.
Karanlık fotonlar bir süredir karanlık maddeyle ilişkilendirilse de kuramsal bir engel nedeniyle göz ardı ediliyorlardı. Bu engel, erken evrende yüksek yoğunluklarda üretilen karanlık fotonların, sıradan fotonlarla kinetik karışım yoluyla kozmik iplik (cosmic string) adı verilen uzun yapılar oluşturmasına neden oluyor.
Kinetik karışım, parçacık fiziğinde iki farklı kuvvet taşıyıcısının (örneğin bir foton ve karanlık foton gibi) alanlarının birbirine karışabildiği kuramsal mekanizmaya deniyor. Bu karışım, karanlık fotonun normal maddeyle dolaylı olarak etkileşmesine olanak tanıyor.
Kozmik iplik, evrenin çok erken dönemlerinde meydana gelmiş olabileceği düşünülen, tek boyutlu topolojik kusurlara deniyor ve parçacıklar kozmik iplik yapılarına dönüşürse, ayrı ayrı parçacıklar gibi davranamıyor.
Tüm maddelerin yaklaşık yüzde 85’inin karanlık madde olduğuna inanılıyor, ancak doğrudan gözlemlenemediği için bilim insanlarını hala karanlık maddenin sırlarını ortaya çıkarmaya çalışıyor.
Fakat Washington Üniversitesi’nden David Cyncynates ve Perimeter Teorik Fizik Enstitüsü’nden Zachary Weiner adlı araştırmacılar, bu temel sınırlamayı aşabilecek yeni bir çözüm öneriyor. Araştırmacılar, karanlık fotonların üretimini evrenin daha geç bir dönemine kaydırıyor ve bu şekilde bu parçacıkların kozmik ipliklere dönüşmesini önlemeyi hedefliyor. Bu sayede yoğunluklar düşük kalıyor ve karanlık fotonlar iplik benzeri yapılar oluşturmadan, bireysel parçacıklar olarak karanlık maddeye dönüşebiliyor.
Yeni modelde zamanla evrilen bir skaler alan kullanılıyor. Skaler alan, uzayın her noktasına bir tekil değer atayan matematiksel yapıya deniyor. Bu alan, evrenin erken dönemlerinde karanlık fotonun kütlesini bastırıyor, ancak ilerleyen zamanlarda kütlesinin büyümesine izin veriyor. Bu gecikmeli üretim süreci, karanlık fotonların evrenin soğumasıyla birlikte dalga benzeri modlarda serbest kalmasına olanak tanıyor. Bu dalga modları, karanlık maddenin davranışlarıyla tutarlı şekilde hareket edebiliyor.
Araştırmacılar, bu tür karanlık fotonları tespit etmeye yönelik birçok deneyin halihazırda geliştirilmekte olduğunu belirtiyor. Yeni model, daha önce dışlanmış kabul edilen parametre alanlarını yeniden bilimsel gündeme taşıyor. Gecikmeli üretim ve artan etkileşim olasılığı sayesinde karanlık fotonlar, karanlık maddenin en umut verici parçacık adaylarından biri olarak yeniden sahneye çıkıyor. Araştırma Physical Review Letters’da yayımlandı.
Kaynak: Phys.org
