Физики обнаружили на дне моря доказательство недоказанной теории черных дыр Стивена Хокинга

В прошлом месяце физики с помощью детектора KM3NeT, расположенного на дне Средиземного моря, обнаружили частицу нейтрино с самой высокой энергией среди известных. Теперь ученые считают, что эти частицы могут быть доказательством недоказанной теории черных дыр Стивена Хокинга. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

50 лет назад знаменитый физик Стивен Хокинг предположил, что в результате Большого взрыва, создавшего Вселенную, космос наполнился крошечными первичными черными дырами. Авторы нового исследования считают, что они обнаружили доказательство взрыва одной из таких черных дыр.

Нейтрино с самой высокой энергией

В прошлом месяце физики с помощью подводного нейтринного детектора KM3NeT обнаружили нейтрино с самой высокой энергией среди ранее обнаруженных. Энергия этой частицы составляла примерно 100 петаэлетронвольт, что в 25 раз больше энергии частиц, ускоренных в Большом адронном коллайдере. Напоминаем, что нейтрино являются фундаментальными, но почти неуловимыми частицами, которые заполняют всю Вселенную и проносятся без препятствий через почти все объекты в космосе. Физики пытались найти причину настолько высокой энергии нейтрино и теперь у них появилась теория, что это может быть след испарения черной дыры.

Теория черных дыр Стивена Хокинга

Стивен Хокинг считал, что черные дыры несмотря на то, что не выпускают никакой свет, все же могут выпускать особенное излучение при особых обстоятельствах. Хокинг выяснил, что сложные взаимодействия между горизонтом событий черной дыры, из-за пределов которого ни свет, ни материя не могут покинуть черную дыру, и квантовыми полями пространства-времени, черные дыры выпускают постоянное излучение. Оно теперь известно, как излучение Хокинга. Благодрая этому излучению черные дыры с течением времени испаряются и в конечном итоге исчезают.

Согласно теории Хокинга, по мере того, как черная дыра уменьшается в размерах, она выпускает еще больше излучения, пока не взрывается и выбрасывает в космос поток высокоэнергетических частиц, то есть нейтрино.

Но все известные черные дыры имеют большой размер и часто их масса в десятки, сотни, тысячи и даже миллионы раз больше, чем у Солнца. Для того, чтобы даже самая маленькая среди известных черных дыр испарилась и исчезла должно пройти примерно 100 000 000 000 000 000 000 лет, говорят ученые.

Взрыв первичной черной дыры

Поэтому физики предположили, что если нейтрино с самой высокой энергией возник благодаря взрыву черной дыры, то она должна иметь намного меньшую массу, чем самые маленькие известные черные дыры. Расчеты ученых показали, что такая черная дыра должна иметь массу примерно 10 тонн сжатую в объеме одного атома. Для сравнения, это масса двух взрослых африканских слонов, а размер атома составляет примерно 1/10 000 000 000 метра.

Единственным известным потенциальным источником создания таких крошечных черных дыр является Большой взрыв, который мог заполнить Вселенную первичными черными дырами. Считается, что самые маленькие из таких черных дыру же давно испарились и исчезли, но более крупные все еще могут существовать.

Открытие, которое может изменить понимание физики ранней Вселенной

В то же время физики говорят, что крошечная первичная черная дыра с массой 10 тонн и размером с атом, не смогла бы существовать в течение более 13 млрд лет с момента Большого взрыва. Она должна была давно исчезнуть. Авторы исследования считают, что может существовать дополнительный квантовый механизм, который позволяет первичным черным дырам противостоять испарения миллиарды лет. Таким образом крошечная черная дыра могла взорваться относительно недавно по космическим меркам и отправить в сторону Земли нейтрино с самой высокой энергией.

Ученые считают, что первичные черные дыры могут объяснить существование темной материи, то есть невидимой материи, заполняющей большую часть Вселенной. Физики считают, что если первичные черные дыры относительно небольшой массы заполняют Вселенную в большом количестве, то они должны регулярно взрываться. Расчеты показывают, что в ближайшие годы нейтринный детектор KM3NeT должен обнаружить как минимум еще одну частицу нейтрино с чрезвычайно высокой энергией. Если это произойдет, то физикам, возможно, придется полностью переосмыслить понимание темной материи, нейтрино и даже физики ранней Вселенной.

Как уже писал Фокус, ученым удалось сделать то, что казалось невозможным: они определили размер частицы нейтрино.

Также Фокус писал о том, что астрономы обнаружили четыре похожие на Землю планеты возле ближайшей звезды. Каменистые планеты вращаются вокруг одиночной звезды Барнарда.