一幅暗光子-暗物质填满早期宇宙的插图（图片来源：Robert Lea（由Canva创建））新的研究表明，如果暗物质是由‘暗光子’构成的，它就不会像科学家之前认为的那样加热早期宇宙。如果这一发现是正确的，它可能代表了在寻找宇宙最神秘物质的过程中一个范式转变。暗物质之所以一直难以捉摸，是因为尽管它的质量是构成恒星、行星、月亮和我们身体的日常物质的五倍，但它实际上是无形的。这是因为它不与光相互作用。而电子、质子和中子与光（或更确切地说，与电磁辐射）相互作用的事实，促使人们开始寻找超越标准模型的粒子，导致了许多暗物质的假设候选者。其中一个候选者是暗光子，暗宇宙中携带与电磁力不同的力的光子的版本。过去，当暗光子被考虑时，科学家们得出结论，它们会在早期宇宙的浓厚“汤”中转变为普通光子。这将进一步加热这团已经炽热的等离子体，并留下可检测的暗光子痕迹。这严重限制了暗光子存在的搜索参数，以至于许多宇宙学观察排除了暗光子的存在。现在，新的计算机模拟显示，排除暗光子的决定可能有些仓促。暗光子转化为光子的过程在显著加热发生之前就已经停止。这使得之前被排除的搜索参数重新被纳入考虑。“这些排除表示，暗物质的强度必须是实际上可能的10^8倍更弱，”来自马里兰大学的团队成员Anson Hook在声明中说。“这篇论文为寻找暗物质打开了很多新的可能性。”一幅暗光子的插图，暗物质的候选者。（图片来源：Robert Lea（由Canva创建））这一研究团队首次意识到，暗光子转变为光子的过程可能并不是科学家们假设的那样简单，因为所涉及的能量明显很大。他们开始怀疑问题在于这个过程被认为是线性的；换句话说，释放的能量逐渐而稳步地转化为等离子体。“过去15年的处理都是线性处理。如果你使用那个近似，你可以计算能量转移的量，而且这个量非常大，”来自佩里米特研究所的团队成员Junwu Huang在声明中说。“而我意识到这不可能。”在进行第一次计算机模拟时，黄和同事们意识到线性过程未能绘制出完整的图景。“我们意识到，随着你将能量转化为标准模型等离子体，等离子体实际上变得疯狂，”黄说。“系统中有很多非线性，这些非线性基本上在很小的能量被转化后就关闭了能量转化。”在星系中心观察到的暗物质。（图片来源：Mattia Di Mauro（ESO/Fermi-Lat））这项研究代表了暗光子可能存在的参数的重大扩大，极大地扩展了这一比喻的捕猎范围。事实上，它还可能影响对超越标准模型的假设粒子的探索。“通过正确计算早期宇宙等离子体，实验将探测到新的参数空间，并可能真正看到一些东西，”来自佩里米特研究所的团队成员Mohamad Shalaby在声明中说。该团队的研究于8月13日发表在《物理评论快报》上。Robert Lea是英国的一名科学记者，他的文章已在《物理世界》、《新科学家》、《天文学杂志》、《太空杂志》、《新闻周刊》和《ZME科学》上发表。他还为Elsiver和《欧洲物理期刊》撰写科学传播文章。Rob拥有英国开放大学的物理和天文学理学学士学位。关注他的Twitter @sciencef1rst。