Рекордную нейтринную частицу связали с первичной испаряющейся чёрной дырой

13 февраля 2023 года глубоководная нейтринная обсерватория KM3NeT зафиксировала частицу KM3-230213A — нейтрино, расчётная энергия которого достигает колоссальных 220 петаэлектронвольт (ПэВ). Этот показатель стал абсолютным рекордом среди всех зафиксированных ранее нейтрино: его уровень энергии многократно превосходит параметры частиц, которые обычно фиксируют в ходе подобных экспериментов. Природа этого явления до сих пор не выяснена, а отсутствие явного космического источника в других спектрах существенно усложняет интерпретацию.

В свежем исследовании, опубликованном на страницах Physical Review D, выдвинута смелая гипотеза: подобные феномены могут быть порождены первичными чёрными дырами — гипотетическими структурами, возникшими на заре формирования Вселенной. Исходя из концепции Стивен Хокинга, чёрные дыры подвержены постепенной диссипации массы за счёт квантового излучения. По мере их усыхания температура и мощность излучения стремительно возрастают, а в финальный момент своей эволюции такой объект способен продуцировать потоки частиц экстремальных энергий.

Исследователи провели моделирование, чтобы выяснить, способны ли подобные всплески объяснить не только уникальный случай KM3-230213A, но и ряд других ультраэнергичных нейтрино, замеченных детектором IceCube. Полученные математические выкладки подтвердили, что эмпирические данные обоих научных комплексов отлично согласуются с предположением, согласно которому значительная часть скрытой массы (тёмной материи) вселенной представлена именно первичными чёрными дырами.

Параллельное исследование предлагает ещё более экстравагантный сценарий: зарождение первичной чёрной дыры могло произойти из-за коллапса космических струн внутри добавочного пространственного локуса, именуемого «тёмным измерением». Согласно этой теории, нейтрино способны просачиваться из этого скрытого измерения в нашу привычную трёхмерную реальность, в то время как сопровождающее излучение (фотоны) до нас дойти не может. Подобный физический механизм объяснял бы отсутствие сопутствующих вспышек в электромагнитном диапазоне. Тем не менее, данная модель носит исключительно умозрительный характер, и сам факт поимки нейтрино не выступает неоспоримым свидетельством многомерности пространства.

Прояснить ситуацию помогут новые фиксации сверхмощных нейтрино детекторами KM3NeT и IceCube, а также углублённый анализ гамма-фона. По мнению авторов проекта, перспективные комплексы, включая обсерваторию LHAASO, позволят сопоставить расчётную частотность катаклизмов первичных чёрных дыр с реальным потоком космических частиц. Дополнительные веские аргументы могут предоставить замеры космических лучей и фиксация гравитационных аномалий.

На текущий момент подлинные истоки рождения KM3-230213A остаются загадкой. Гипотеза об испаряющейся первичной чёрной дыре выглядит элегантным способом объединить разрозненные аномальные события в стройную теорию, однако она нуждается в строгой экспериментальной верификации.

Источник: iXBT