Մութ նյութը մնում է ժամանակակից ֆիզիկայի ամենամեծ առեղծվածներից մեկը: Այն լույս չի ճառագայթում և չի կլանում, սակայն նրա գրավիտացիոն ազդեցությունը զգացվում է ամենուր՝ գալակտիկաների պտույտից մինչև Տիեզերքի խոշորամասշտաբ կառուցվածքը: Այս անտեսանելի սուբստանցիայի դերի համար հիպոթետիկ թեկնածուների շարքում վաղուց դիտարկում են «մութ ֆոտոնները»՝ մասնիկներ, որոնք կարող էին լինել ուժի փոխանցողներ «մութ» սեկտորում, ինչպես սովորական ֆոտոնները էլեկտրամագնիսականության մեջ: Երկար ժամանակ բազմաթիվ կոսմոլոգիական դիտարկումներ գործնականում բացառում էին մութ ֆոտոնների գոյությունը: Physical Review Letters ամսագրում օգոստոսի 13-ին հրապարակված նոր հետազոտությունը ցույց է տալիս. նախկին սահմանափակումները չափազանց խիստ էին: Եթե հաշվարկները ճիշտ են, ապա այս մասնիկների որոնման համար հնարավոր պարամետրերի տարածությունը նշանակալիորեն ընդլայնվում է:

Ինչու էին «արգելում» մութ ֆոտոնները

Ըստ նախկին մոդելների՝ վաղ տաք Տիեզերքում մութ ֆոտոնները պետք է աստիճանաբար վերածվեին սովորական ֆոտոնների: Այս գործընթացը կտաքացներ արդեն իսկ շիկացած պլազման և նկատելի հետքեր կթողներ ռելիքտային ճառագայթման և այլ կոսմոլոգիական տվյալների մեջ: Դիտարկումներին չհակասելու համար մութ ֆոտոնների փոխազդեցությունը սովորական նյութի հետ ստիպված էին դարձնել արտակարգ թույլ՝ մոտ հարյուր միլիոն անգամ ավելի թույլ, քան թույլատրում են նոր հաշվարկները: Հենց այս խիստ սահմանափակումներն էին ստիպում բազմաթիվ ֆիզիկոսների մութ ֆոտոնները համարել քիչ հավանական թեկնածու:

Ինչ փոխեցին համակարգչային սիմուլյացիաները

Հետազոտողների թիմը, որի մեջ մտնում են Մերիլենդի համալսարանի և Պերիմետր տեսական ֆիզիկայի ինստիտուտի գիտնականները, հայտնաբերել է կարևոր նրբերանգ: Նախկին հաշվարկները հենվում էին գծային մոտարկման վրա. էներգիան համարվում էր սահուն և աստիճանաբար փոխանցվող: Սակայն ավելի ճշգրիտ համակարգչային մոդելները ցույց են տվել, որ գործընթացն իրականում ուժեղ ոչ գծային է: Հենց որ մութ ֆոտոնների էներգիայի փոքր մասը փոխանցվում է սովորական պլազմային, ինքը՝ պլազման, «խելագարվում է». նրանում առաջանում են բարդ ոչ գծային էֆեկտներ, որոնք արագ կանգնեցնում են հետագա կոնվերսիան (փոխակերպումը): Արդյունքում վաղ Տիեզերքի նշանակալի տաքացում պարզապես տեղի չի ունենում: «Գծային մոտարկումը, որից օգտվում էին վերջին տասնհինգ տարիներին, տալիս է էներգիայի հսկայական փոխանցում: Սակայն դա անհնար է: Ոչ գծայնությունները գործնականում անջատում են գործընթացն այն բանից հետո, երբ փոխանցվել է էներգիայի միայն չնչին բաժինը», — բացատրել է Ցզյունվու Հուանգը Պերիմետր ինստիտուտից:

Որոնման նոր հնարավորություններ

Այս հայտնագործության շնորհիվ պարամետրերի նախկինում «փակ» տիրույթները նորից դառնում են հասանելի փորձարկումների համար: Մերիլենդի համալսարանից Էնսոն Հուկի խոսքով՝ մութ նյութի փոխազդեցության ուժը կարող է լինել ութ կարգով ավելի մեծ, քան նախկինում թույլատրելի էր համարվում: «Այս աշխատանքը բացում է բազմաթիվ նոր հնարավորություններ մութ նյութի որոնման համար», — ընդգծել է նա: Հետազոտողները նշում են, որ վաղ Տիեզերքում պլազմայի վարքագծի ճիշտ հաշվարկը թույլ կտա ապագա փորձարկումներին շոշափել նախկինում անհասանելի տիրույթները և, հնարավոր է, ի վերջո տեսնել մութ ֆոտոնների ազդանշանները:

Կարճ ասած

Նոր համակարգչային սիմուլյացիաները ցույց են տվել, որ մութ ֆոտոնները՝ մութ նյութի հիպոթետիկ մասնիկները, չէին տաքացնի վաղ Տիեզերքն այնքան ուժեղ, որքան նախկինում համարվում էր: Պլազմայում ոչ գծային էֆեկտներն արագ կանգնեցնում են մութ ֆոտոնների վերածումը սովորականների: Սա հանում է նախկին խիստ սահմանափակումները և նշանակալիորեն ընդլայնում պարամետրերի տարածությունը, որում գիտնականները կարող են որոնել այս մասնիկները: Աշխատանքը հրապարակվել է Physical Review Letters-ում և կարող է փոխել մութ նյութի որսի ռազմավարությունը: