Нейтрино — бывшие черные дыры? Ученые впервые нашли следы излучения Хокинга

В феврале 2025 года европейский проект KM3NeT обнаружил невероятно мощное нейтриностабильные нейтральные лептоны с полуцелым спином, участвующие лишь в слабом и гравитационном взаимодействиях — чрезвычайно вяло взаимодействуют с веществом, которое могло возникнуть в результате взрыва черной дыры.

Еще полвека назад известный физик-теоретик Стивен Хокинг предположил, что в результате Большого взрыва Вселенную могли заполнить крошечные черные дыры. Сейчас ученые не исключают, что могли впервые обнаружить следы взрыва подобной черной дыры.

Подводные детекторы проекта KM3NeT на территории Франции, Италии и Греции зафиксировали нейтрино с мощностью около 100 ПеВ, что в 25 раз превышает энергию частиц, которые ускоряют в Большом адронном коллайдере.

Сейчас группа исследователей, которые не участвовали в обнаружении нейтрино, предположила, что оно может быть следами испаряющейся черной дыры.

Научная статья была загружена в базу данных arXiv, однако еще не прошла рецензирование.

Еще в 70-х годах прошлого века Хокинг первым предположил, что за счет сложного взаимодействия между горизонтом событий и квантовыми полями пространства-времени, черные дыры могут испускать медленный, но постоянный поток излучения, который впоследствии получил название излучения Хокинга. Это означает, что такое излучение впоследствии приводит к исчезновению черной дыры.

Фактически, становясь все меньше и меньше, черная дыра испускает все больше и больше излучения, пока не взрывается посреди огненной бури высокоэнергетических частиц, подобных нейтрино, обнаруженному KM3NeT. Однако почти все известные астрофизикам черные дыры очень большие и по массе намного больше нашего Солнца. Даже самой маленькой из них для того, чтобы окончательно исчезнуть, необходимо около 10¹ºº лет. 

Если обнаруженное KM3NeT нейтрино действительно является следствием взрыва черной дыры, она должна быть намного меньше, около 10 тыс. кг, что примерно равно весу двух африканских слонов, сжатых в черную дыру размерами меньше атома.

Единственным известным путем возникновения подобных черных дыр являются хаотические события в результате Большого взрыва, которые могли привести к заполнению Вселенной крошечными черными дырами. Однако такие крошечные первичные черные дыры должны были бы давно взорваться и перестать существовать.

Черная дыра весом около 10 тыс. кг не должна была бы сохраниться до нашего времени. Однако авторы научной работы предполагают существование дополнительного квантового механизма, который получил название «бремя памяти». Он может позволить черным дырам противостоять распаду.

Этот механизм мог бы позволить крошечной черной дыре сохраняться в течение многих миллиардов лет, прежде чем она бы взорвалась, направив в сторону Земли высокоэнергетическое нейтрино. Исследователи также предполагают, что первичные черные дыры могут быть объяснением темной материи, которая, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной.

Исследователи считают, что если первичные черные дыры этого диапазона масс достаточно многочисленны, чтобы объяснить всю темную материю, они должны взрываться достаточно регулярно. По их подсчетам, если эта гипотеза верна, то KM3NeT должен зафиксировать еще одно потрясающее нейтрино в ближайшие несколько лет.

Статья опубликована в arXiv

Источник: LiveScience