Рішення загадки темної матерії та випромінювання Гокінга: що створило найпотужнішу частинку-привид

Фізики представили теоретичне обґрунтування того, що виявлене раніше цього року нейтрино з найвищою енергією може бути продуктом вибуху первинної чорної діри за межами нашої Сонячної системи. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нейтрино з найвищою енергією

Нейтрино іноді називають частинками-привидами через те, що їх складно виявити, хоча трильйони цих частинок щосекунди проходять через наші тіла. Нейтрино є найпоширенішими частинками у Всесвіті.

У лютому цього року за допомогою детектора KM3NeT фізики виявили нейтрино з найвищою енергією серед усіх відомих. Його енергія становила 100 петаелектронвольт. Один петаелектронвольт дорівнює енергії 1 квадрильйона електрон-вольт. Також детектор IceCube зафіксував кілька нейтрино з трохи меншою енергією. Ці частинки не піддаються поясненню, адже незрозуміло, що їх могло створити.

Автори дослідження припускають, що нейтрино з найвищою енергією і частинки-привиди з більш низькою енергією могли виникнути внаслідок неминучої смерті первинної чорної діри за межами Сонячної системи.

Первинна чорна діра

Первинні чорні діри є гіпотетичними об'єктами, які ще ніхто не бачив. Вважається, що це мікроскопічні версії більш відомих звичайних чорних дір, поширених у Всесвіті, які виникають після вибуху масивних зірок. Фізики вважають, що первинні чорні діри виникали в перші секунди після Великого вибуху. Можливо, вони і є загадковою темною матерією, що становить 85% маси Всесвіту.

Згідно з теорією фізика Стівена Гокінга, всі чорні діри з часом випаровуються, тобто втрачають енергію, зменшуються в розмірах і зникають. Випаровування чорних дір відбувається за допомогою випромінювання Гокінга. Що сильніше випромінювання, то сильніша чорна діра викидає в космос більше частинок із високою енергією. Автори дослідження вважають, що перед тим, як чорна діра зникне, відбувається вибух, і в космос відлітають частинки з найвищою енергією. Весь цей процес можна застосувати і до первинних чорних дір.

За оцінками фізиків, під час останнього вибуху первинної чорної діри, коли вона має розмір, менший за атом, має відбуватися викид приблизно 10 у 20 ступені нейтрино з енергією близько 100 петаелектронвольт.

Учені вважають, що в нашій частині галактики Чумацький Шлях щорічно має вибухати близько 1000 первинних чорних дір на кубічний парсек. Парсек — це приблизно 3 світлових роки або майже 30 трильйонів кілометрів.

Фізики підрахували, що якщо первинні чорні діри становлять більшу частину темної матерії, то частина цих чорних дір повинна зараз вибухати по всій галактиці. Розрахунки показують, що раз на 14 років відносно близько до Сонячної системи може відбуватися останній вибух первинної чорної діри, який виробляє нейтрино з найвищою енергією, здатні досягти детекторів.

Якщо теорія правильна, то вона підтвердить теорію Стівена Гокінга і вирішить загадку темної матерії

Для підтвердження теорії потрібна більша кількість частинок-привидів з неймовірно високою енергією. Якщо ж теорія правильна, то нещодавнє виявлення нейтрино з найвищою енергією стало б першим спостереженням випромінювання Гокінга, яке ще ніхто не бачив безпосередньо. Також це може стати підтвердженням того, що первинні чорні діри існують і що вони становлять більшу частину темної матерії.

Як уже писав Фокус, несподіваний "Хрест Ейнштейна" показав приховану темну матерію. За слова астрономів, вони отримали несподівану фотографію так званого "Хреста Ейнштейна", яке складалося не з чотирьох, а з п'яти об'єктів. Такого не повинно було бути. Виявилося, що причина дивного явища криється в невидимій матерії.

Також Фокус писав про те, що український безпілотник знищив знаменитий радіотелескоп, який використовувався для надсилання повідомлень позаземним цивілізаціям.