У 2023 році наукова спільнота зафіксувала унікальну подію: нашу планету перетнула субатомна частинка нейтрино з неймовірною енергією, яка у 100 000 разів перевищила потужність Великого адронного колайдера. Ця подія залишилась непоміченою для більшості людей, але спровокувала жваве обговорення серед фізиків, адже жодне відоме джерело у Всесвіті не здатне продукувати подібну енергію. Дослідники з Університету Массачусетсу в Амхерсті запропонували революційну гіпотезу: Земля стала свідком вибуху квазіекстремальної первинної чорної діри.
Про це розповідає ProIT
Первинні чорні діри та випромінювання Гокінга
Звичні астрономічні об’єкти — класичні чорні діри — виникають унаслідок колапсу масивних зірок і є досить стабільними. Проте ще у 1970-х роках Стівен Гокінг висунув ідею про існування первинних чорних дір, які могли з’явитися з надщільної матерії у перші моменти після Великого вибуху. Згідно з теорією, такі об’єкти здатні поступово втрачати масу через випромінювання Гокінга, стаючи дедалі гарячішими та випускаючи частинки до моменту катастрофічного вибуху.
“Субатомна частинка, відома як нейтрино, врізалася в Землю з настільки колосальною енергією, що це здавалося фізично неможливим, адже жодне відоме джерело у Всесвіті не здатне генерувати таку потужність”.
Загадка спостережень та нова гіпотеза про темний заряд
Науковці вважають, що саме вибух первинної чорної діри міг породити таємниче нейтрино, зафіксоване у 2023 році. Систематичні реєстрації схожих подій дозволили б створити каталог усіх субатомних частинок, зокрема гіпотетичних, включаючи темну матерію. Однак, хоча згідно з розрахунками такі вибухи мають траплятися раз на десятиліття, сучасні прилади не завжди їх виявляють. Наприклад, KM3NeT Collaboration зафіксував «неможливу» частинку, а аналогічний детектор IceCube — ні. Це породило парадокс і змусило науковців переглянути уявлення про первинні чорні діри.
Вирішенням стала концепція «темного заряду»: нова теорія припускає, що чорна діра, яка вибухнула, була квазіекстремальною і мала особливий «темний заряд», пов’язаний з темною матерією. У такій моделі з’являється гіпотетична частинка — темний електрон. Додавши цей фактор до рівнянь, науковці пояснили, чому подібні вибухи є рідкісними, але здатні породжувати неймовірно потужні частинки, як-от у 2023 році. Модель із темним зарядом дозволяє узгодити суперечливі дані різних детекторів.
Крім пояснення незвичайного нейтрино, ця гіпотеза дає змогу по-новому поглянути на природу темної матерії. Якщо теорія підтвердиться, в космосі може існувати безліч таких об’єктів, чия маса здатна пояснити гравітаційні ефекти, що тримають галактики разом. Відтак, одне-єдине нейтрино, що вразило Землю, може стати ключем до експериментального підтвердження випромінювання Гокінга, відкрити шлях до нової фізики за межами Стандартної моделі та допомогти розкрити природу більшої частини нашого Всесвіту.