一項新模擬研究通過正確計算早期宇宙等離子體，擴大了對“暗光子”這類暗物質的搜尋范圍。來自美國馬裡蘭大學、加拿大周界理論物理研究所等機構的研究團隊，重新審視了暗光子與普通光子轉換過程中的等離子體效應，發現原本被排除地帶如今重獲暗物質搜索價值。相關論文發表於最新一期《物理評論快報》。

暗光子是一種仍在假設階段的粒子，被視為暗物質的主要候選者。理論上，暗光子與普通光子之間存在著微弱混合，使二者可以互相轉化。在宇宙極早期，空間充滿高溫帶電粒子氣體，即等離子體。舊模型假定，暗光子在一定頻率下能與等離子體產生共振，迅速變成普通光子，並把能量交給等離子體，產生可觀測的加熱。

基於這種共振加熱圖像，研究者用宇宙學觀測數據劃出一片廣泛的禁止參數區。按當時得出的結論，暗光子的作用強度必須弱於可能真實值的億分之一倍，才能與觀測相容。

此次研究沒有沿用過去那種線性化簡化處理，而是把暗光子注入等離子體后的反應放進完整物理過程中進行數值求解。模擬顯示，當能量開始轉移時，等離子體並不會默默吸收，而是先被激發出強烈的大尺度集體振蕩。這種振蕩使帶電粒子的分布變得高度不均勻，局部等離子體頻率隨之改變，原本滿足的共振條件迅速失效。結果，能量交換在很短時間內飽和，總加熱量隻有舊模型預計的一小部分，遠不足以觸發過去的宇宙學限制。

根據新分析，受影響的質量范圍跨越約十個數量級，從10-15電子伏到10-6電子伏，覆蓋千赫茲至吉赫茲的無線電頻段。這些原本幾乎被排除的區間，如今被視為值得重新搜索的暗光子候選地帶。對地面實驗而言，射電望遠鏡、共振腔和低溫探測器等低頻設備，可以將這些參數重新納入設計目標。研究團隊強調，這不代表暗光子已被証實，而是說明原先劃定的禁區過於嚴苛，需要由新的實驗去判斷。

研究團隊認為，類似的模式也可能發生在中子星磁層、白矮星磁層等含有等離子體的極端環境中。新成果雖不提供暗光子存在的直接証據，但提供了更多機會去驗証真實世界中是否存在這類粒子。（記者張夢然）

【總編輯圈點】

暗物質不參與電磁相互作用，既不吸收、反射，也不發射光，因此我們根本看不見它。在可見物質世界裡，粒子種類豐富多樣﹔那麼，暗物質世界是否也同樣存在多種粒子？這完全有可能。只是迄今為止，科學家始終沒能找到暗物質本身。於是，暗光子——這種被理論假想出來的粒子，被視為打開暗物質世界大門的一把“鑰匙”。它或許是一條找到暗物質的關鍵線索，或許根本不存在，但正是這種“可能存在”的懸念，推動著科學家不斷突破認知的邊界。