В 2023 году ученые зафиксировали элементарную частицу – нейтрино, энергия которой значительно превышала уровни, достижимые в рамках известных космических процессов. Мощность этого импульса оказалась в сто тысяч раз выше показателей Большого адронного коллайдера. Физики из Массачусетского университета в Амхерсте представили в журнале Physical Review Letters исследование, связывающее это событие с распадом редкого типа первичных черных дыр.
В отличие от объектов, возникающих при коллапсе звезд, первичные черные дыры могли сформироваться в сверхплотной среде сразу после Большого взрыва. Гипотеза об их существовании была предложена Стивеном Хокингом еще в 1970–х годах. По версии исследователей, такие объекты обладают огромной плотностью при относительно малой массе и способны испускать частицы за счет теплового излучения.
Этот процесс, известный как излучение Хокинга, приводит к постепенному испарению черной дыры. Чем меньше становится ее масса, тем сильнее она нагревается и тем активнее выделяет энергию. В финальной стадии процесс ускоряется и завершается мощным взрывом, в ходе которого в пространство выбрасываются высокоэнергетические частицы. Ученые полагают, что именно такой сигнал удалось поймать земным детекторам.
Основная сложность исследования заключалась в противоречии данных: импульс был зафиксирован нейтринным телескопом KM3NeT, однако крупнейшая обсерватория IceCube не находила подобных признаков за годы наблюдений. Физики из Массачусетса предложили решение этой загадки, разработав модель квазиэкстремальных черных дыр с так называемым темным зарядом. Эта концепция подразумевает существование тяжелого аналога электрона, который влияет на характер излучения объекта.
Новая теоретическая модель не только устраняет расхождения в данных экспериментов, но и предлагает ответ на один из главных вопросов современной физики. Исследователи полагают, что значительная часть темной материи во Вселенной может состоять именно из таких первичных черных дыр. Если существование темного заряда подтвердится, это станет доказательством наличия физических процессов, выходящих за рамки Стандартной модели.