Около полувека назад астрофизик Стивен Хокинг предположил, что Большой взрыв мог породить во Вселенной массу крошечных черных дыр, которые до сих не были найдены. Новые исследования указывают на то, что знаменитый ученый мог быть прав относительно природы ранней Вселенной. Поразительно мощное нейтрино, обнаруженное физиками в прошлом году, может свидетельствовать о существовании испарения Хокинга. И, возможно, подскажет ответ на загадку темной материи, пишет Хайтек+.
Два года назад телескоп KM3NeT — состоящий из подводных детекторов вблизи берегов Франции, Италии и Греции — обнаружил чрезвычайно мощное нейтрино. Энергия этой призрачной частицы составляла около 100 ПэВ, или в 25 с лишним раз больше, чем у частиц, разогнанных Большим адронным коллайдером. Тогда физики не могли объяснить это явление, но теперь команда ученых из Имперского колледжа Лондона предложила оригинальную гипотезу: это нейтрино может указывать на испарение черной дыры.
В 70-х годах прошлого века Хокинг предположил, что черные дыры не совсем черные. Из-за сложных взаимодействий между горизонтом событий черной дыры и квантовыми полями пространства-времени они излучают медленный, но постоянный поток излучения. Это значит, что в конце концов черные дыры испаряются, пишет Life Science. И чем меньше они становятся, тем больше излучают, пока не взорвутся выскоэнергетическими частицами — именно такими, которые зафиксировал KM3NeT.
Но всем известно, что черные дыры большие — их масса минимум в несколько раз превышает массу Солнца. Для того чтобы испариться, даже самой маленькой из них нужно 10 в сотой степени лет. Если источником нейтрино KM3NeT был взрыв черной дыры, она должна была быть меньше — массой всего около 10 т, сжатой до размера атома. Единственный известный науке способ создания таких черных дыр — события сразу после Большого взрыва, которые могли заполонить космос первичными черными дырами. Самые маленькие первичные черные дыры должны были давно взорваться, но более крупные могли бы дожить до наших дней.
К сожалению, черная дыра массой 10 т не должна была сохраниться до наших дней. Но авторы исследования предположили, что может существовать дополнительный квантовый механизм, который позволяет черным дырам противостоять распаду. Он позволяет черной дыре указанной массы выживать в течение миллиардов лет, чтобы, наконец, взорваться, направив в сторону Земли высокоэнергетическое нейтрино.
Первичные черные дыры могут также объяснить темную материю. Новая гипотеза может дать интригующую подсказку. Для того чтобы первичных черных дыр этого диапазона масс было достаточно много, чтобы объяснить всю темную материю, они должны регулярно взрываться. Исследователи подсчитали, что если эта гипотеза верна, то в ближайшие несколько лет мы увидим еще одно необычное нейтрино.
Разобраться в том, что из себя представляет темная материя, и так было непросто, но физики из Китая и Италии независимо друг от друга нашли еще одну преграду. Потоки солнечных нейтрино, которые омывают Землю, тоже могут проникать в подземные лаборатории и препятствовать обнаружению одних из главных кандидатов на роль темной материи — вимпов.
