Zagadka niezwykłego neutrino. Pochodzi z eksplozji kwazi-ekstremalnej pierwotnej czarnej dziury?
W 2023 roku wykrywacz neutrin KM3NeT zarejestrował neutrino, które niosło ze sobą więcej energii, niż powinno być to możliwe. Nie znamy bowiem we wszechświecie źródła zdolnego do emisji neutrin o energii 100 000 razy większej rejestrowane w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Teraz, na łamach Physical Review Letters, naukowcy z University of Massachusetts Amherst, zaproponowali rozwiązanie zagadki. Ich zdaniem emisja neutrin o tak wielkich energiach może mieć miejsce podczas eksplozji „kwazi-ekstremalnej pierwotnej czarnej dziury”.
Przed rokiem, o czym pisaliśmy, na łamach Nature poinformowano o wykryciu przez zanurzony w Morzu Śródziemnym KM3NeT ekstremalnie wysokoenergetycznego neutrina o energii sięgającej 220 PeV. To ponad 100 000 razy więcej niż neutrina o energii 1,7 TeV rejestrowane w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Michael J. Baker, Joaquim Iguaz Juan, Aidan Symons i Andrea Thamm z University of Massachusetts uważają, że jego źródłem była pierwotna czarna dziura.
Jak zauważył w 1971 roku Stephen Hawking, warunki jakie istniały krótko po Wielkim Wybuchu, powinny doprowadzić do powstania pierwotnych czarnych dziur (PBH). To byty teoretyczne, gdyż dotychczas żadnej takiej czarnej dziury nie odkryto. Hawking wykazał też, że PBH mogą być znacznie lżejsze od obserwowanych dotychczas czarnych dziur i mogą emitować cząstki. Im lżejsza czarna dziura, tym bardziej gorąca być powinna i tym więcej powinna emitować. W miarę, jak PBH odparowują, stają się coraz lżejsze, coraz gorętsze, emisja jest coraz bardziej gwałtowna, aż do eksplozji. To właśnie tę emisję – zwaną promieniowaniem Hawkinga – jesteśmy w stanie wykrywać, mówi Andrea Thamm.
Jeśli doszłoby do eksplozji takiej czarnej dziury, powinny zostać z niej wyrzucone wszelkie istniejące cząstki subatomowe, te, które już znamy, te, których istnienie podejrzewamy – jak cząstki tworzące ciemną materię – jak i zupełnie nam nieznane. Dotychczas jednak nie odkryto żadnych śladów takiej eksplozji.
Dotychczas, bo być może neutrino zarejestrowane w 2023 roku jest pierwszym takim śladem. Problem jednak w tym, że inny słynny wykrywacz neutrin, IceCube, niczego podobnego nie zarejestrował. Nigdy nawet nie wychwycił neutrino które miałoby energię zbliżoną do 220 PeV. A jeśli we wszechświecie istnieje olbrzymia liczba PBH, dlaczego nie rejestrujemy więcej neutrin o tak wysokich energiach?
Zdaniem naukowców tajemnicę tę wyjaśniają pierwotne czarne dziury z ciemnym ładunkiem, które autorzy badań nazwali kwazi-ekstremalnymi pierwotnymi czarnymi dziurami. Ciemny ładunek jest w zasadzie kopią zwykłej siły elektrycznej, jaką znamy, ale obejmuje bardzo ciężką, hipotetyczną wersję elektronu, którą zespół nazywa „ciemnym elektronem", mówi Joaquim Iguaz Juan. A Michael Baker przyznaje, że istnieją prostsze modele pierwotnych czarnych dziur. Nasz model z ciemnym ładunkiem jest bardziej skomplikowany, co oznacza, że może dostarczyć dokładniejszy opis rzeczywistości. Najciekawsze jest to, że nasz model potrafi wytłumaczyć zjawisko, które w przeciwnym razie byłoby niewytłumaczalne. PBH z ciemnym ładunkiem ma unikalne właściwości. Udowodniliśmy, że może wyjaśniać wszystkie pozornie niespójne dane eksperymentalne, dodaje Thamm.
Uczeni z Massachusetts są przekonani, że ich model PBH z ciemnym ładunkiem nie tylko wyjaśnia istnienie ekstremalnie wysokoenergetycznych neutrin, ale pomoże też pomóc w rozwiązaniu zagadki ciemnej materii.
Komentarze (2)
Astro, 13 lutego 2026, 10:02
Wszystko fajnie, ale właśnie "ciemny ładunek" to fundamentalna decha do trumny. Brak jakichkolwiek przesłanek eksperymentalnych, ale na KW to nie jest nowość; prawda Jarku?
P.S. Dopowiem, by nie było wątpliwości: DOŚWIADCZENIE głupcze!
Dopowiem jeszcze (by całkiem już rozwiać wątpliwości): dowolny model z dowolną liczbą "swobodnych" parametrów wyjaśni wszystko. Fizyka jednak nie jest o jednorożcach, a o tym, CO JEST (taka drobna różnica).
l_smolinski, 13 lutego 2026, 11:10
Pegaz rzygający tęczą, aleluja i do przodu.