Фізики зафіксували надпотужне нейтрино, що з’явилося після вибуху первинної чорної діри

Фізики з Університету Массачусетсу в Амгерсті запропонували нове пояснення надпотужного нейтрино, зафіксованого у 2023 році. У дослідженні, опублікованому в журналі Phys­i­cal Review Let­ters, вони висунули гіпотезу, що частинка могла виникнути внаслідок вибуху первинної чорної діри з так званим «темним зарядом». Науковці вважають, що така подія може дати ключ до розуміння фундаментальної будови Всесвіту.

Нейтрино, яке вдарилося об Землю, мало енергію у 100 000 разів більшу за найпотужніші зіткнення у Великому адронному колайдері. Жодне відоме астрофізичне джерело — наднові чи надмасивні чорні діри — не здатне розігнати частинку до таких значень. Це змусило дослідників шукати пояснення поза межами стандартних моделей.

Автори звернулися до теорії випромінювання Гокінга. Первинні чорні діри, що могли утворитися в перші миті після Великого вибуху, поступово «випаровуються», втрачаючи масу й нагріваючись. У фінальній фазі цей процес може завершитися потужним спалахом, який здатен породити наденергетичні частинки. За словами доцентки фізики Андреа Тамм, «що легша чорна діра, то гарячішою вона стає і то більше частинок випромінює».

Команда підкреслює, що фіксація такого вибуху могла б показати повний спектр фундаментальних частинок, включно з гіпотетичними носіями темної матерії. За їхніми оцінками, подібні події можуть траплятися приблизно раз на десятиліття, і сучасні телескопи здатні їх виявити. Водночас існує розбіжність: експеримент KM3NeT зафіксував нейтрино у 2023 році, тоді як Ice­Cube не побачив навіть слабших сигналів, що потребує додаткового пояснення.

Вихід дослідники бачать у моделі «квазіекстремальних первинних чорних дір» із «темним зарядом». Це гіпотетична сила, подібна до електричної, але з участю важкої версії електрона — «темного електрона». Така модель, на думку авторів, може пояснити незрозуміле явище й водночас пов’язати його з природою темної матерії. Якщо вона підтвердиться, то значна популяція первинних чорних дір може стати відповіддю на питання про походження всієї «відсутньої» темної матерії у Всесвіті.