2023 metais Žemę pasiekė subatominė dalelė, kurios energija pribloškė net patyrusius fizikų bendruomenės narius. Šis įvykis gali būti susijęs su itin retu ir iki šiol tik teoriškai numatytu reiškiniu – sprogusia pirminės juodosios skylės liekana. Toliau apžvelgiama, ką apie tai mano mokslininkai ir kodėl šis atradimas gali būti svarbus mūsų Visatos sampratai.
2023 metais į Žemę atskriejo ypač didelės energijos neutrinų dalelė, užfiksuota detektoriumi KM3NeT. Jos energija dešimtimis tūkstančių kartų viršijo tai, ką žmonija pajėgia sukurti net ir naudodama Didįjį hadronų greitintuvą. Dėl to šis signalas iškart tapo rimtu iššūkiu įprastiems kosminių dalelių kilmės aiškinimams.
Masačusetso universiteto Amherste fizikų komanda iškėlė hipotezę, kad šio signalo šaltinis galėjo būti ypatingo tipo juodosios skylės „sprogimas“. Tyrime svarstoma galimybė, jog vadinamosios kvazieksremalios pirminės juodosios skylės tam tikromis sąlygomis gali sukurti tokias, iš pirmo žvilgsnio, „neįmanomas“ daleles.
Skirtingai nei įprastos juodosios skylės, susiformuojančios po masyvių žvaigždžių kolapso, pirminės juodosios skylės, remiantis Stepheno Hawkingo teorija, galėjo atsirasti ankstyvojoje Visatoje – beveik iškart po Didžiojo sprogimo. Jos būtų gerokai lengvesnės, o laikui bėgant galėtų netekti masės dėl Hawkingo spinduliuotės ir palaipsniui kaisti.
Pasak tyrimo autorių, tam tikru momentu šis procesas gali tapti nekontroliuojamas: juodoji skylė staiga praranda didelę dalį masės ir faktiškai „sprogsta“, išmesdama dalelių srautą, tarp jų – ir itin didelės energijos neutrinus. Manoma, kad būtent tokį pliūpsnį 2023 metais ir užfiksavo detektorius.
Vis dėlto iškilo mįslė: kitas didelis kosminių neutrinų registravimo eksperimentas – IceCube – nieko panašaus neužfiksavo. Siekdami paaiškinti šį neatitikimą, fizikai pasiūlė pirminių juodųjų skylių modelį su vadinamuoju „tamsiuoju krūviu“. Tai elektriniam krūviui analogiška savybė, tačiau siejama su hipotetinėmis tamsiojo sektoriaus dalelėmis, pavyzdžiui, „tamsiaisiais elektronais“.
Tyrėjų teigimu, būtent tamsusis krūvis gali keisti juodųjų skylių elgseną ir padėti suderinti, iš pažiūros, prieštaringus eksperimentinius duomenis. Be to, toks modelis galėtų tapti svarbiu raktu aiškinant tamsiosios medžiagos prigimtį. Astronominiai stebėjimai rodo, kad tamsioji medžiaga sudaro reikšmingą Visatos masės dalį, tačiau jos sudėtis ir savybės vis dar menkai suprantamos.
Mokslininkai pabrėžia: jei ši hipotezė bus patvirtinta, žmonija pirmą kartą turės eksperimentinių Hawkingo spinduliuotės įrodymų, taip pat realų patvirtinimą, kad egzistuoja pirminės juodosios skylės ir galimos naujos dalelės už Standartinio fizikos modelio ribų.
