Фізики знайшли на морському дні свідчення теорії чорних дір, яку колись висунув Стівен Гокінг, але яка досі залишалася недоведеною.

Нещодавнє відкриття показує, що Стівен Гокінг мав рацію щодо природи чорних дір і фізики раннього Всесвіту.

У минулому місяці фізики, використовуючи детектор KM3NeT, який розташований на дні Середземного моря, виявили нейтрино з рекордно високою енергією, яка є найвищою з відомих на сьогодні. Вчені тепер вважають, що ці частинки можуть підтвердити ще недоведені теорії чорних дір, висунуті Стівеном Гокінгом. Результати дослідження були опубліковані на препринт-сервері arXiv, про що повідомляє Live Science.

У Фокусі. Технології запустили власний Telegram-канал! Приєднуйтесь, щоб бути в курсі найактуальніших та найцікавіших новин з наукового світу!

Півстоліття тому видатний учений Стівен Гокінг висунув теорію, що в результаті Великого вибуху, який породив нашу Всесвіт, утворилися численні мікроскопічні первинні чорні діри. Нещодавно дослідники оголосили, що їм вдалося знайти підтвердження вибуху однієї з цих чорних дір.

Минулого місяця фізики за допомогою підводного нейтринного детектора KM3NeT виявили нейтрино з найвищою енергією серед раніше виявлених. Енергія цієї частинки становила приблизно 100 петаелетронвольт, що у 25 разів більше за енергію частинок, прискорених у Великому адронному колайдері. Нагадуємо, що нейтрино є фундаментальними, але майже невловимими частинками, які заповнюють увесь Всесвіт і проносяться без перешкод через майже всі об'єкти в космосі. Фізики намагалися знайти причину настільки високої енергії нейтрино і тепер у них з'явилася теорія, що це може бути слід випаровування чорної діри.

Стівен Гокінг дійшов висновку, що чорні діри, незважаючи на їхню здатність не випромінювати світло, можуть генерувати особливе випромінювання за певних умов. Він виявив, що складні взаємодії, які відбуваються між горизонтом подій чорної діри — зони, з якої не можуть втекти ні світло, ні матеріальні об'єкти — та квантовими полями у просторі-часі, приводять до виникнення постійного випромінювання. Це явище стало відоме як випромінювання Гокінга. Завдяки цьому процесу чорні діри, з часом, втрачають свою масу і врешті-решт зникають.

Відповідно до Гокінгової теорії, чорні діри, зменшуючись у розмірах, починають викидати все більше випромінювання. Цей процес триває до моменту, коли чорна діра вибухає, вивільняючи в космос потік високоенергетичних частинок, зокрема нейтрино.

Але всі відомі чорні діри мають великий розмір і часто їхня маса в десятки, сотні, тисячі та навіть мільйони разів більша, ніж у Сонця. Для того, щоб навіть найменша з-поміж відомих чорних дір випарувалася і зникла, має минути приблизно 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 років, кажуть науковці.

Фізики висловили припущення, що якщо нейтрино з найвищою енергією утворилося внаслідок вибуху чорної діри, то ця чорна діра повинна мати масу, значно меншу, ніж найменші відомі науці чорні діри. Дослідження науковців вказують на те, що маса такої чорної діри могла б становити близько 10 тонн, зосереджених в обсязі одного атома. Для порівняння, ця маса дорівнює вазі двох дорослих африканських слонів, тоді як розмір атома приблизно дорівнює 1/10 000 000 000 000 метра.

Єдиним відомим можливим джерелом виникнення таких малих чорних дір є Великий вибух, що міг наповнити Всесвіт первинними чорними дірами. Вважається, що найменші з цих чорних дір вже давно випарувалися і зникли, але більші з них, ймовірно, досі існують.

На думку фізиків, маленька первинна чорна діра, що важить 10 тонн і має розмір, подібний до атома, не могла б існувати більше 13 мільярдів років після Великого вибуху. Вона вже давно повинна була б зникнути. Дослідники вважають, що може існувати невідомий квантовий механізм, який дозволяє таким чорним дірам уникати випаровування протягом мільярдів років. Отже, ця мініатюрна чорна діра могла вибухнути відносно нещодавно за космічними мірками, вивільнивши нейтрино з надзвичайно високою енергією, що спрямувалося до Землі.

Дослідники вважають, що первинні чорні діри можуть бути ключем до розуміння темної матерії, яка є невидимою субстанцією, що складає значну частину нашого Всесвіту. Фізики висловлюють припущення, що якщо у Всесвіті існує велика кількість первинних чорних дір з невеликим масовим показником, то вони можуть періодично детонувати. Моделювання свідчить, що найближчим часом нейтринний детектор KM3NeT зможе зафіксувати принаймні ще один нейтрино з надзвичайно високим енергетичним рівнем. Якщо це підтвердиться, учені, можливо, змушені будуть кардинально переглянути свої уявлення про темну матерію, нейтрино та фізику раннього етапу розвитку Всесвіту.

Як уже писав Фокус, ученим вдалося зробити те, що здавалося неможливим: вони визначили розмір частинки нейтрино.

Фокус також повідомляв, що астрономи знайшли чотири планети, що нагадують Землю, біля найближчої зірки. Ці кам'янисті світи обертаються навколо єдиної зірки, відомої як зірка Барнарда.