Evrendeki beklenmedik kütleçekimsel etkilerin nedeni olan karanlık maddeye yönelik geleneksel açıklamaların yetersiz kalması, bir fizikçiyi alışılmadık teorilere yöneltti.
Bir dizi makalede, Kaliforniya Üniversitesi'nden fizikçi Stefano Profumo, evrendeki gizemli karanlık madde için iki sıra dışı, ancak imkansız olmayan köken önerisinde bulundu.
Mayıs 2025'te yayımlanan ilk makalede Profumo, karanlık maddenin, parçacıklarının bizim proton ve nötronlarımıza benzeyen karanlık versiyonlarından oluştuğu, evrenimizin bir tür 'karanlık madde aynası'nda doğmuş olabileceğini öne sürdü.
Temmuz ayı başlarında yayımlanan diğer makalesinde ise Profumo, karanlık madde parçacıklarının, Büyük Patlama'yı takip eden hızlı genişleme sırasında, gözlemlenebilir evrenin sınırı olan kozmik ufukta oluşmuş olabileceğini belirtti.
Profumo, her iki mekanizmanın da oldukça spekülatif olduğunu, ancak geleneksel parçacık karanlık madde modellerine dayanmayan, kendi içinde tutarlı ve hesaplanabilir senaryolar sunduğunu ifade etti. Bu modellerin, yapılan deneylerde elde edilen olumsuz sonuçlar nedeniyle giderek daha fazla baskı altında olan geleneksel yaklaşımlara alternatif sunduğunu ekledi.
Karanlık madde, evrendeki en zorlu problemlerden biridir. Radyasyonu ne yayar ne de engeller, bu da onu doğrudan tespit etmemizi imkansız kılar. Bu nedenle, varlığını yalnızca evrendeki kütleçekim etkilerinin, her galaksi, yıldız ve yıldızlar arasındaki sessizce süzülen karanlık toz bulutları hesaba katıldığında bile beklenenden çok daha güçlü olmasından anlıyoruz.
Karanlık madde, bu kütleçekim fazlalığından sorumlu olan her ne ise ona verdiğimiz geçici bir isimdir ve gezegen büyüklüğündeki yığınlardan geçici parçacıklara kadar çeşitli teorik adaylar bulunmaktadır. Ancak yoğun ve adanmış aramalara rağmen bu adaylardan hiçbiri henüz doğrulanmamıştır.
Profumo, yeni karanlık madde adayları üzerine yaptığı araştırmalar için fiziğin farklı alanlarına başvurdu. İlk teorisi için, kuarkları ve gluonları proton ve nötron gibi parçacıklara bağlayan güçlü kuvveti tanımlayan kuantum kromodinamiğine odaklandı. Bu teoriye göre, bizim evrenimizin içinde, güçlü kuvvetin, kendi Standart Modelimiz tarafından gizlenen temel parçacıkları bağlayan bir varyasyonla değiştirildiği bir tür 'ayna' evren var.
Profumo'nun makalesinde belirttiği gibi, erken evrende belirli koşullar altında, bu gizli parçacıkların yoğunlaşması, yalnızca kütleçekimi yoluyla görünür evrenimizle etkileşime giren karanlık madde karadelikleri oluşturacak kadar yoğun hale gelebilir.
İkinci makalesinde ise Profumo, kozmik ufukta kuantum alan teorisini kullanıyor. Bu durumu, gözlemleyebileceğimiz evrenin 'kenarı' olan ve asla ötesini inceleyemeyeceğimiz karadeliğin olay ufkuna benzer bir evren ölçeğindeki bir durum olarak düşünebiliriz. Büyük Patlama'nın ardından, mevcut kozmolojik teoriye göre evren hızlanmış bir genişleme dönemi geçirmiştir. Bu dönemde, kozmik ufuktaki kuantum dalgalanmaları, çeşitli kütlelerde karanlık madde parçacıklarını kendiliğinden üretebilirdi.
Her iki açıklama da yeni ve alışılmadık olsa da mevcut teorilere sağlam bir şekilde dayanmaktadır ve gelecekteki deneylerle test edilebilir olmalıdır. Yeni önerilen modelleri iyileştirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulsa da Profumo, bu modellerin evreni dolduran karanlık maddeyi keşfetmek ve anlamak için yeni olasılıklar sunduğunu belirtiyor.
Her iki çalışma da Physical Review D dergisinde yayımlanmıştır.
