O particulă misterioasă detectată recent ar putea avea legătură cu o gaură neagră dintr-o a cincea dimensiune

Un neutrino extrem de energetic detectat în apropierea Pământului în februarie 2023 continuă să le dea bătăi de cap fizicienilor. Particula, observată de detectorul KM3NeT aflat în construcție în largul Siciliei, avea o energie de aproximativ 35 de ori mai mare decât cea mai energetică particulă de același tip observată anterior.

Au fost propuse mai multe explicații pentru originea sa, inclusiv surse cosmice extrem de violente, precum blazarii. O nouă ipoteză merge însă mult mai departe. Un studiu publicat în revista Physical Review D pe 28 septembrie sugerează că neutrino-ul ar putea proveni de la o gaură neagră primordială, formată din structuri teoretice numite corzi cosmice și aflată într-o a cincea dimensiune, anunță Scientific American.

Scenariul este extrem de speculativ, iar existența găurilor negre primordiale sau a unei dimensiuni spațiale suplimentare nu a fost demonstrată. Totuși, modelul ar putea oferi o explicație pentru un aspect neobișnuit al evenimentului observat de KM3NeT.

Neutrino-ul care a ridicat o problemă pentru cercetători

Neutrinii sunt particule aproape lipsite de masă, care interacționează foarte slab cu materia. Tocmai această proprietate le permite să traverseze distanțe uriașe prin Univers și să ajungă până la Pământ fără să fie absorbite cu ușurință.

Evenimentul detectat de KM3NeT în februarie 2023 a fost neobișnuit prin energia sa. Particula a fost de aproximativ 35 de ori mai energetică decât orice alt neutrino observat anterior, ceea ce a dus la căutarea unor surse capabile să producă asemenea particule.

Una dintre posibilități este un blazar, o galaxie activă al cărei nucleu poate produce unele dintre cele mai puternice fenomene energetice cunoscute. O altă ipoteză, mult mai neobișnuită, leagă evenimentul de o gaură neagră primordială.

Aceste obiecte sunt ipotetice și ar fi putut apărea în primele momente ale Universului. Spre deosebire de găurile negre formate prin colapsul unor stele, cele primordiale ar putea avea mase foarte mici. Prin radiația Hawking, astfel de obiecte ar pierde treptat masă și, în anumite condiții, ar putea ajunge să se evapore complet printr-o explozie de radiație și particule.

O gaură neagră formată din corzi cosmice

Alexandra Klipfel și David Kaiser, cercetători de la Massachusetts Institute of Technology, au propus anul trecut că un astfel de obiect aflat la cel mult 2.000 de unități astronomice de Sistemul Solar ar fi putut produce neutrino-ul detectat de KM3NeT.

Noua lucrare complică însă și mai mult scenariul. Dieter Lüst de la Max Planck Institute for Physics din München și colegii săi sugerează că gaura neagră primordială nu s-ar fi format neapărat în urma unor fluctuații extreme de densitate produse în Universul timpuriu, ci prin colapsul unor corzi cosmice.

Corzile cosmice sunt structuri teoretice descrise drept defecte sau „crăpături” în structura spațiu-timpului, despre care unele modele sugerează că ar fi putut apărea în primele etape ale Universului. În apropierea lor, densitatea materiei ar putea deveni suficient de mare pentru ca o regiune să se prăbușească și să formeze o gaură neagră primordială.

„În jurul acestor corzi cosmice, densitățile sunt suficient de mari pentru a forma găuri negre primordiale”, a explicat Lüst.

Ce înseamnă a cincea dimensiune

Partea și mai neobișnuită a ipotezei este că gaura neagră ar fi putut exista într-o dimensiune suplimentară. Conceptul apare în unele teorii inspirate de teoria corzilor și este uneori numit „dimensiune întunecată”.

În modelul analizat de cercetători, această dimensiune suplimentară poate fi imaginată ca un spațiu foarte mic, de aproximativ un micron, care ar exista la fiecare punct al Universului nostru tridimensional, alături de timp. Materia și interacțiunile pe care le cunoaștem ar rămâne localizate în spațiul familiar, în timp ce gravitația ar putea pătrunde în dimensiunea suplimentară.

Cum ar putea explica acest lucru neutrino-ul? Potrivit lui Lüst, dacă gaura neagră care a produs evenimentul s-ar fi aflat în această dimensiune suplimentară, anumite reguli fizice ale modelului ar permite neutrino-lor să ajungă în Universul observabil, în timp ce alte forme de radiație nu ar putea face acest lucru.

Această idee ar putea explica de ce evenimentul KM3NeT nu a fost însoțit de fotoni detectabili. Pentru o explozie atât de energetică, lipsa unui semnal electromagnetic asociat este unul dintre aspectele care fac evenimentul dificil de interpretat.

Ipoteza este posibilă, dar dovezile sunt foarte slabe

Ideea unei dimensiuni suplimentare nu este acceptată drept fapt demonstrat. Cum a subliniat cosmologul Dan Hooper de la University of Wisconsin-Madison, cercetătorii nu știu dacă o a cincea dimensiune există, iar unele dintre afirmațiile făcute în cadrul acestor modele sunt dificil de susținut pe baza dovezilor actuale.

Ignacio Taboada, astrofizician la Georgia Institute of Technology, consideră că existența găurilor negre primordiale ar fi deja o ipoteză greu de susținut pe baza unui singur neutrino. Adăugarea unei dimensiuni suplimentare face scenariul și mai complicat. Pentru el, o explicație mai convențională ar fi ca particula să fie un neutrino „cosmogenic”, produs atunci când razele cosmice cu energie foarte mare interacționează cu materia și particulele din Univers.

Găurile negre primordiale rămân totuși interesante pentru fizicieni deoarece ar putea avea legătură și cu materia întunecată. În anumite modele, ele ar putea reprezenta o parte sau chiar întreaga materie întunecată din Univers, fără să fie nevoie de alte candidate precum WIMP-urile sau axionii.

O dimensiune suplimentară ar putea face acest scenariu și mai interesant. Evaporarea găurilor negre microscopice ar putea fi încetinită, ceea ce le-ar permite să supraviețuiască până în prezent într-o gamă mai largă de mase. În plus, găurile negre primordiale au fost propuse și ca semințe care ar fi putut contribui la formarea rapidă a găurilor negre supermasive observate în Universul timpuriu.

Deocamdată, însă, toate aceste posibilități pornesc de la obiecte a căror existență nu a fost demonstrată. Neutrino-ul detectat de KM3NeT rămâne un eveniment real, însă legătura sa cu o gaură neagră primordială, corzi cosmice sau o a cincea dimensiune reprezintă încă o ipoteză teoretică, nu o explicație confirmată.

Range Rover Sport devine electric și promite peste 600 km autonomie. Prețul îl duce însă direct în liga de 130.000 de euro