В 2023 году на Землю прилетела субатомная частица с энергией, которую физики считали практически невозможной. Детектор KM3NeT зафиксировал нейтрино сверхвысокой энергии. Его мощность в десятки тысяч раз превышает всё, что человечество может создать даже с помощью Большого адронного коллайдера.
Взрыв первичной чёрной дыры
Команда физиков из Университета Массачусетса в Амхерсте предположила: источником сигнала мог стать взрыв особого типа чёрной дыры. В исследовании учёные описывают сценарий, при котором квазиэкстремальные первичные чёрные дыры порождают такие «невозможные» частицы.
В отличие от привычных чёрных дыр, возникающих после коллапса массивных звёзд, первичные чёрные дыры, по теории Стивена Хокинга, появились в зари Вселенной — почти сразу после Большого взрыва. Они легче и со временем теряют массу через излучение Хокинга, постепенно нагреваясь.
В определённый момент процесс становится неконтролируемым. Чёрная дыра резко теряет массу и взрывается. Это выбрасывает поток элементарных частиц, в частности нейтрино чрезвычайной энергии. Именно такой всплеск, вероятно, зафиксировал детектор.
Тёмный заряд объясняет загадку
Впрочем, возникла проблема. Другой крупный эксперимент — IceCube — ничего подобного не зафиксировал. Чтобы согласовать данные, физики предложили модель первичных чёрных дыр с «тёмным зарядом». Он аналогичен электрическому заряду, но связан с гипотетическими частицами тёмного сектора, в частности «тёмными электронами».
Такой заряд изменяет поведение чёрных дыр. Модель согласовывает противоречивые данные. Более того, она может стать ключом к разгадке тёмной материи, которая составляет значительную часть массы Вселенной.
Если гипотеза подтвердится, человечество получит первые экспериментальные доказательства излучения Хокинга. Также появятся подтверждения первичных чёрных дыр и новых частиц за пределами Стандартной модели физики.
Олексій Паламарчук