Un neutrin cu energie de aproximativ 220 de peta-electronvolți (PeV), detectat în 2023 în Marea Mediterană, ar putea proveni dintr-o gaură neagră primordială aflată în a cincea dimensiune. Ipoteza aparține unei echipe de fizicieni din care face parte Dieter Lüst, de la Institutul Max Planck pentru Fizică din München, și a fost publicată în revista Physical Review D. Presa internațională a relatat-o în această săptămână, iar relatările notează că explicația rămâne foarte speculativă.
Ce a detectat KM3NeT în februarie 2023
Pe 13 februarie 2023, detectorul ARCA al telescopului de neutrini KM3NeT, instalat în largul Siciliei, a înregistrat un muon cu energie de aproximativ 120 PeV. Evenimentul a primit denumirea KM3-230213A. Pe baza traiectoriei, cercetătorii au concluzionat că muonul a fost produs de un neutrin cosmic, care a interacționat în apropierea detectorului.
Energia neutrinului inițial a fost estimată la circa 220 PeV, de aproximativ 30 de ori mai mare decât recordul anterior pentru un neutrin, potrivit revistei Physics a Societății Americane de Fizică. Valoarea este de circa 30.000 de ori mai mare decât energia obținută în cele mai puternice acceleratoare de particule. Rezultatul a fost publicat în revista Nature pe 12 februarie 2025.
La momentul detecției, KM3NeT avea în funcțiune 21 de unități de detecție, adică în jur de 10% din dimensiunea finală a instalației. Colaborarea a continuat să extindă detectorul și să adune date.
De ce rămâne un mister
Surprizele nu se opresc la energie. Potrivit relatării Digi24, care citează Popular Mechanics, particula nu a fost însoțită de fotoni, iar observatorul IceCube nu a înregistrat nimic neobișnuit în același moment. Echipa KM3NeT a calculat, pe baza limitelor de flux stabilite de IceCube și de experimentul Pierre Auger, că șansa de a detecta un asemenea neutrin în campania de 287 de zile a fost de circa 1%.
De la anunț, cercetătorii au propus mai multe origini. Una este un blazar, un nucleu galactic activ alimentat de o gaură neagră supermasivă, aflat la aproximativ opt miliarde de ani-lumină. Alta presupune o interacție a materiei întunecate în scoarța terestră. Colaborarea KM3NeT a publicat, la rândul ei, studii despre posibile origini galactice, blazar sau cosmogenice și precizează că originea evenimentului rămâne în discuție.
Ipoteza găurii negre primordiale
Găurile negre primordiale sunt obiecte teoretice, care s-ar fi format în Universul timpuriu, nu din colapsul unor stele. Niciuna nu a fost observată până acum. Cele foarte mici s-ar fi evaporat deja, însă cele cu masa unui asteroid ar putea fi în plin proces de evaporare în prezent, notează Scientific American, citat de Digi24.
Legătura cu neutrinul de la KM3NeT a fost propusă și de alte echipe. Andrea Boccia și Fabio Iocco au analizat, într-un studiu din Physical Review D, dacă evaporarea unei astfel de găuri negre poate explica evenimentul, ținând cont de un efect cuantic care ar încetini evaporarea. Noul studiu merge mai departe și plasează gaura neagră într-o dimensiune suplimentară.
Rolul dimensiunii întunecate
Lucrarea, intitulată „Primordial black holes are five dimensional” și semnată de Luis Anchordoqui, Alek Bedroya și Dieter Lüst, pornește de la scenariul „dimensiunii întunecate”. Acesta presupune o dimensiune spațială suplimentară, de ordinul unui micron, propusă de fizicienii Miguel Montero, Cumrun Vafa și Irene Valenzuela. Autorii susțin că, în acest cadru, orice mecanism viabil de formare a găurilor negre primordiale duce, în lipsa unei fizici exotice la energii joase, la obiecte cu cinci dimensiuni. Cele formate din „corzi cosmice” ar putea avea durate de viață comparabile cu vârsta Universului.
