Физики предполагают, что обнаружение взрывающих первичных черных дыр может революционизировать текущее понимание фундаментальных законов природы. Эти черные дыры, предположительно возникшие в первые моменты после Большого взрыва, могут детонировать по всему Вселенной из-за излучения Хокинга.
Излучение Хокинга — это квантовый процесс, который создает пары частиц из вакуума космоса, что приводит к испарению черных дыр. Недавнее исследование, опубликованное в Journal of High Energy Physics, предполагает, что нахождение взрывающей первичной черной дыры может открыть новую физику.
Считается, что первичные черные дыры образовались в результате гравитационного коллапса в горячей и плотной среде вскоре после Большого взрыва. Ожидается, что они будут чрезвычайно малы, возможно, не больше субатомных частиц, и иметь относительно низкую массу. Хотя ни одна из них не была непосредственно наблюдаема, различные космологические модели указывают на их существование.
Согласно квантовой теории, черные дыры излучают радиацию, известную сейчас как излучение Хокинга, когда пары частиц появляются возле их горизонтов событий. Обычно эти частицы аннигилируют друг друга; однако, если одна из них попадает в черную дыру, другая может вырваться в виде радиации. Со временем этот процесс приводит к испарению черной дыры.
Исследователи считают, что очень легкие первичные черные дыры будут испускать значительно больше излучения Хокинга, чем их более массивные аналоги. Хотя обнаружить излучение Хокинга от массивных черных дыр почти невозможно, первичные черные дыры могут быть наблюдаемы с помощью гамма- и нейтринообсерваторий, раскрывающих различные частицы, включая фотоны, электроны и нейтрино.
Когда эти первичные черные дыры постепенно испаряются, ожидается, что они взорвутся, выпуская значительное количество радиации, которая может содержать ранее неизвестные частицы, предлагая потенциальные сведения о новой физике.
Кроме того, ученые предполагают, что первичные черные дыры могут производить гипотетические частицы, известные как аксионы, которые являются основными кандидатами на темную материю—неуловимую субстанцию, составляющую примерно 85% массы Вселенной.
Авторы утверждают, что обнаружение хотя бы одной взрывающейся первичной черной дыры и анализ ее излучения Хокинга могут привести к идентификации совершенно новых частиц и предоставить объяснения для темной материи.
Обсерватории, необходимые для этого исследования, в настоящее время находятся в стадии разработки. Физики подчеркивают, что если будет обнаружено взрывающееся первичное черное дыра относительно близко к Земле, это может кардинально изменить представления о природных законах.