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Una ilustración de la “radiación de duro” que se filtra de un agujero molesto. Una nueva investigación sobre los orígenes de una partícula increíblemente poderosa detectada en la Tierra podría allanar el camino para demostrar que algunas de las principales teorías de los agujeros negros de Hawking correctamente. | Crédito: Victor de Schwanberg/Biblioteca de fotos de ciencias a través de Getty Images
Hace cinco décadas, el popular astrofísico Stephen Hawking teorizó que el Big Bang Puede acontecer inundado el universo con pequeños agujeros negros. Ahora, los investigadores creen que pueden acontecer gastado explotar uno.
En febrero de 2025, la colaboración europea KM3NET, que consiste en detectores submarinos frente a las costas de Francia, Italia y Grecia, anunció el descubrimiento de un neutrino estupendamente poderoso. Esta partícula fantasmal tenía una energía de en torno a de 100 PEV, más de 25 veces más enérgicas que las partículas aceleradas en el gran colider de hadrones, el aplastador de átomos más poderoso del mundo.
Los físicos han luchado por encontrar una explicación para un neutrino tan enérgico. Pero ahora, un equipo de investigadores que no participaron en la detección diferente han propuesto una hipótesis sorprendente: el neutrino es la firma de una evaporación agujero molesto. El equipo describió su propuesta en un papel Eso se cargó a la cojín de datos ARXIV y aún no se ha revisado por pares.
Agujeros negros del tamaño de elefante de Hawking
En la decenio de 1970, Hawking se dio cuenta de que los agujeros negros no son del todo molesto. En cambio, a través de interacciones complejas entre el agujero molesto horizonte de eventos Y los campos cuánticos del espacio-tiempo, pueden emitir una corriente de radiación lenta pero estable, ahora conocida como radiación de Hawking. Esto significa Los agujeros negros se evaporan y finalmente desaparece. De hecho, a medida que el agujero molesto se vuelve más pequeño, emite aún más radiación, hasta que esencialmente explota en una tormenta de fuego de partículas de entrada energía y radiación, como el neutrino manchado por la colaboración KM3NET.
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Pero todos los agujeros negros conocidos son muy grandes, al menos varias veces la masa del sol, y a menudo significativamente más alto. Tomará más de 10^100 primaveras incluso para sucumbir los agujeros negros más pequeños conocidos. Si el neutrino KM3Net se debe a un agujero molesto explosivo, tiene que ser mucho más pequeño, en algún espacio en torno a de 22,000 libras (10,000 kilogramos). Eso es casi tan pesado como dos elefantes africanos completamente cultivados, comprimidos en un agujero molesto más pequeño que un átomo.
La única forma potencial conocida de producir agujeros negros tan pequeños es en los eventos caóticos de los primeros Big Bang, que pueden acontecer inundado el cosmos con agujeros negros “primordiales”. Los agujeros negros primordiales más pequeños producidos en el Big Bang habrían explotado hace mucho tiempo, mientras que los más grandes podrían persistir hasta la presente.
Desafortunadamente, un agujero molesto de 22,000 libras no debería sobrevivir desde el Big Bang hasta la presente. Pero los autores señalaron que podría acontecer un adicional mecanismo cuántico – Conocido como “carga de memoria”, que permite que los agujeros negros resistan la descomposición. Esto permitiría que un agujero molesto de 22,000 libras sobreviva durante miles de millones de primaveras antiguamente de que finalmente explotara, enviando un neutrino de entrada energía alrededor de la Tierra en el proceso.
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Los agujeros negros primordiales podrían ser una explicación para materia oscura – La sustancia invisible que explica la decano parte del asunto en el universo, pero hasta ahora, las búsquedas de ellos han aparecido vacías. Esta nueva visión puede proporcionar una pista intrigante. Los investigadores encontraron que si los agujeros negros primordiales de este rango de masa son lo suficientemente abundantes como para explicar toda la materia oscura, deberían estar explotando poco regularmente. Estimaron que si esta hipótesis es correcta, la colaboración KM3NET debería ver otro neutrino que se muestra en los próximos primaveras.
Si esa detección ocurre, entonces es posible que tengamos que repensar radicalmente la forma en que abordamos la materia oscura, los neutrinos de entrada energía e incluso la física del universo temprano.