У 2023 році на Землю прилетіла субатомна частинка з енергією, яку фізики вважали практично неможливою. Детектор KM3NeT зафіксував нейтрино надвисокої енергії. Його потужність у десятки тисяч разів перевищує все, що людство може створити навіть за допомогою Великого адронного колайдера.
Вибух первинної чорної діри
Команда фізиків з Університету Массачусетсу в Амхерсті припустила: джерелом сигналу міг стати вибух особливого типу чорної діри. У дослідженні вчені описують сценарій, за якого квазіекстремальні первинні чорні діри породжують такі «неможливі» частинки.
На відміну від звичних чорних дір, що виникають після колапсу масивних зірок, первинні чорні діри, за теорією Стівена Гокінга, з’явилися на зорі Всесвіту — майже одразу після Великого вибуху. Вони легші й з часом втрачають масу через випромінювання Гокінга, поступово нагріваючись.
У певний момент процес стає неконтрольованим. Чорна діра різко втрачає масу й вибухає. Це викидає потік елементарних частинок, зокрема нейтрино надзвичайної енергії. Саме такий спалах, імовірно, зафіксував детектор.
Темний заряд пояснює загадку
Втім, виникла проблема. Інший великий експеримент — IceCube — нічого подібного не зафіксував. Щоб узгодити дані, фізики запропонували модель первинних чорних дір з «темним зарядом». Він аналогічний електричному заряду, але пов’язаний з гіпотетичними частинками темного сектора, зокрема «темними електронами».
Такий заряд змінює поведінку чорних дір. Модель узгоджує суперечливі дані. Більше того, вона може стати ключем до розгадки темної матерії, яка становить значну частину маси Всесвіту.
Якщо гіпотеза підтвердиться, людство отримає перші експериментальні докази випромінювання Гокінга. Також з’являться підтвердження первинних чорних дір і нових частинок поза Стандартною моделлю фізики.
Олексій Паламарчук