KM3NeT je 2023. detektovao izuzetno energetski neutrino čija je energija procenjena na 220 kvadriliona eV — daleko više od dosadašnjih zabeležaka. Jedna grupa fizičara predlaže da je izvor eksplodirajuća primordijalna crna rupa s "tamnim nabojem" (kvazi‑ekstremalna PBH) koja uključuje hipotetički "tamni elektron". To je interesantna, ali i spekulativna hipoteza: potvrda bi imala velike implikacije za fiziku i tamnu materiju, ali su potrebne dodatne, nezavisne detekcije.
Neverovatan „duh‑neutrino“ od 220 kvadriliona eV mogao bi poticati iz eksplodirajuće primordijalne crne rupe — nalaz koji bi mogao promeniti fiziku
A new paper suggests that an impossibly energetic neutrino, that slammed into Earth in 2023, may have been unleashed by an exploding black hole. | Credit: Illustration by Tobias Roetsch for All About Space magazine/Future Publishing via Getty Images
U ranoj 2023. istraživači koji rade na KM3NeT — velikom nizu senzora postavljenom na dnu Sredozemnog mora — detektovali su izuzetno energetski neutrino. Procena njegove energije doseže do 220 kvadriliona elektron‑volta (2,2 × 1017 eV), što je najmanje stotinu puta više od ranijih detekcija i oko 100.000 puta više od energija koje postižu ubrzivači čestica poput LHC‑a u CERN‑u.
Takva ogromna energija izazvala je niz pitanja: da li je neutrino nastao u atmosferi kao posledica vrlo visokih energetskih kosmičkih zraka, ili je došao iz nekog daleko snažnijeg kosmičkog procesa koji još uvek ne razumemo?
Some scientists believe that countless primordial black holes permeate the universe. These tiny singularities, which have never been directly observed, likely date back to the first moments after the Big Bang. | Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
Mogući izvor: kvazi‑ekstremalna primordijalna crna rupa
U radu prihvaćenom za objavu u časopisu Physical Review Letters, grupa istraživača predlaže jedno od intrigantnijih objašnjenja: eksplodirajuću primordijalnu crnu rupu (PBH). Primordijalne crne rupe su hipotetičke, vrlo male crne rupe koje su mogle nastati u prvim trenucima posle Velikog praska. Prema idejama iz 1970‑ih koje je popularizovao Stephen Hawking, male crne rupe emitovaće Hawkingovu radijaciju i na kraju se mogu dovesti u stanje ubrzanog isparavanja ili eksplozije.
"Što je crna rupa lakša, to bi trebalo da bude toplija i da emituje više čestica," rekao je Andrea Thamm, teorijski fizičar sa University of Massachusetts Amherst i koautor studije. "Kako se PBH isparava, postaje sve lakša, pa i toplija, emitujući sve više radijacije u procesu koji može prerasti u eksploziju."
Autori objašnjavaju i zašto drugi detektori, poput Antarctičkog IceCube‑a, nisu registrovali sličan signal. Prema njihovom modelu, neutrino bi mogao poticati iz specifične vrste PBH — tzv. kvazi‑ekstremalne PBH — koja nosi takozvani "tamni naboj" i u okviru kojeg postoji hipotetički teški partner elektrona nazvan "tamni elektron". Takve osobine bi promenile spektralni sastav emitovanih čestica i verovatnoću da pojedino eksplozivno isparavanje bude uočeno standardnim instrumentima.
PBHs could theoretically explode due to their high levels of Hawking Radiation, which leaks from these mini singularities as they "evaporate" away. | Credit: VICTOR de SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images
Koliko je to sigurno?
Važno je naglasiti da ovo ostaje spekulativna, mada zanimljiva, teorija. Primordijalne crne rupe nisu direktno opažene, a model kvazi‑ekstremalnih PBH i tamnog naboja uvodi dodatne hipotetičke elemente (tamni elektron, nova sila). Autori sami ističu da nema neposrednih dokaza koji potvrđuju da je upravo ovakva eksplozija uzrok pomenutog neutrina.
Tim ipak ocenjuje da postoji velika verovatnoća da će se sličan događaj detektovati u relativno bliskoj budućnosti — u radu navode procenu da je 90% šanse da prvu kvazi‑ekstremalnu PBH vidimo do 2035. godine.
The researchers predict that exploding PBHs could include a definitive catalog of all subatomic particles in existence. | Credit: A. Simonnet (Sonoma State Univ.) and NASA’s Goddard Space Flight Center
Moguće implikacije, ali i oprez
Ako bi se ovakvi događaji potvrdili, implikacije bi bile dalekosežne: eksplozije PBH‑a mogle bi privremeno osloboditi ogroman spektar subatomskih čestica, što bi, u teoriji, omogućilo testiranje postojanja teoretskih čestica i interakcija. Autori čak navode mogućnost da bi takvi događaji mogli doprineti razjašnjenju prirode tamne materije — mada je to za sada snažna hipoteza, ne dokaz.
Treba biti oprezan sa senzacionalnim tvrdnjama iz saopštenja: navodi o „definitivnom katalogu svih subatomskih čestica" ili emitovanju hipotetičkih entiteta poput tahiona ili gravitona spadaju u izuzetno spekulativne prognoze koje zahtevaju strogu proveru i nezavisne detekcije.
Zaključak
Detekcija pomenutog neutrina predstavlja intrigantnu anomaliju i podstiče nove teorijske radove, uključujući i ideju o kvazi‑ekstremalnim primordijalnim crnim rupama. Međutim, dok se ne obave dodatne, nezavisne detekcije i dok se modeli ne testiraju na više podataka, reč je o zanimljivoj hipotezi koja zahteva dalju proveru.
"Ovaj izuzetan događaj otvorio bi novo prozore ka univerzumu i pomogao nam da objasnimo ovaj naizgled neobjašnjiv fenomen," rekao je Michael Baker, vodeći autor studije.
Pomozite nam da budemo bolji.
