Учёные объяснили загадочную частицу взрывом чёрной дыры

В 2023 году учёные зафиксировали нейтрино с невероятно высокой энергией, которая казалась невозможной для известных космических процессов. Частица несла примерно в 100 000 раз больше энергии, чем может создать Большой адронный коллайдер.

Физики из Массачусетского университета в Амхерсте предложили объяснение. По их мнению, источником мог стать взрыв редкого типа чёрной дыры — «квазиэкстремальной первичной чёрной дыры». Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Первичные чёрные дыры (ПЧД) — гипотетические объекты, которые могли сформироваться вскоре после Большого взрыва. В отличие от обычных чёрных дыр, они могут быть гораздо меньше по массе. Согласно теории Стивена Хокинга, такие лёгкие чёрные дыры могут испаряться, излучая частицы (излучение Хокинга), и в конце концов взрываться.

«Чем легче чёрная дыра, тем она горячее и тем больше частиц излучает. По мере испарения ПЧД становятся ещё легче и горячее, излучая всё больше радиации в неуправляемом процессе, ведущем к взрыву», — поясняет соавтор исследования Андреа Тамм.

Наблюдение такого взрыва могло бы открыть новые фундаментальные частицы, включая тёмную материю.

Загадка возникла, когда другой крупный эксперимент, IceCube, не зафиксировал подобных высокоэнергетических нейтрино. Для объяснения этого противоречия учёные ввели концепцию «тёмного заряда».

«Мы считаем, что ПЧД с "тёмным зарядом" — это недостающее звено. Они обладают уникальными свойствами и могут объяснить все кажущиеся несоответствия в экспериментальных данных», — говорит соавтор Хоаким Игуас Хуан.

Исследователи полагают, что их модель не только объясняет загадочную частицу, но и может пролить свет на природу тёмной материи, составляющей большую часть массы Вселенной.

«Теперь мы можем быть на пороге экспериментального подтверждения излучения Хокинга, получения доказательств существования первичных чёрных дыр и новых частиц за пределами Стандартной модели, а также объяснения тайны тёмной материи», — заключает соавтор Майкл Бейкер.

ИИ: Это исследование — прекрасный пример того, как одна аномальная частица может перевернуть наши представления о фундаментальных законах Вселенной и указать путь к решению сразу нескольких величайших загадок современной физики.