ثقوب سوداء صغيرة ناتجة عن اصطدامات كونية سريع

الأصل: "New Tests of Low-Scale Quantum Gravity with Cosmic-Ray Collisions"
· Manuel Ettengruber, Gonzalo Herrera
arXiv:2510.11879 · 2025-10-13 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
تصادمات الجسيمات فائقة الطاقة في الفضاء قادرة على إنتاج ثقوب سوداء صغيرة، مما يفتح الطريق لفهم الجاذبية على المستوى الذري.

📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.

الأشعة الكونية - جسيمات ذات طاقة هائلة - تندفع في ظلام الفضاء بين المجرات. عند الاصطدام المباشر، يمكن لقوتها أن تنضغط لتشكل ثقبًا أسود بحجم الذرة. إنه ليس خطيرًا: مثل قطرة ماء على سطح ساخن جدًا، يتبخر هذا الثقب على الفور، متحولًا إلى سيل من النيوترينوات - جسيمات شبحية لا يمكن حتى للرصاص إيقافها. هذه العملية وصفها ستيفن هوكينغ.

لقد حلل علماء الفلك بالفعل النيوترينوات الواردة من مجرة TXS 0506+056. وتبين أنه إذا وُلدت الثقوب السوداء، فإنها تنشأ فقط عند طاقات حيث تتصرف نسيج الزمكان بشكل غريب. وستذهب التلسكوبات المستقبلية إلى أبعد من ذلك. تكمن الإثارة في أنه عند التبخر، تصدر هذه الثقوب عددًا متساويًا من جميع أنواع النيوترينوات - وهذا شذوذ يمكن تمييزه وسط الضوضاء. وإذا كان هناك أبعاد إضافية، فقد يغوص بعض النيوترينوات فيها ويعود، مما يؤدي إلى ومضات غامضة في الفراغ. سيكون هذا تلميحًا إلى حقائق مخفية تتجول فيها موجات الجاذبية.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2510.11879

Cosmic ray collisions at high center of mass energy could enable graviton and black hole production as expected in theories of low-scale quantum gravity, such as extra-dimensions, many species, or some versions of string theory. Here we propose three novel phenomenological tests of these theories. We first consider the collision of cosmic rays with ambient protons, electrons and photons in Active Galactic Nuclei (AGN), finding that high-energy neutrino data from the blazar TXS 0506+056 places a constraint on the fundamental scale of gravity of $$M_f \gtrsim 0.3$$ TeV, and future high-energy neutrino data could raise this bound to $$M_f \gtrsim 200$$ TeV. We then point out that collisions of pairs of cosmic rays could occur at a sizable rate in AGN where the accelerated cosmic rays are not collimated, or on supermassive black hole binaries. This consideration could potentially let us test unprecedented large fundamental scales of $$M_f \gtrsim 2$$ PeV. We further compute the corresponding thermal neutrino emission arising from the Hawking evaporation of black holes produced in cosmic ray collisions, finding a spectrum that clearly differs from that expected in meson decays. Finally, we speculate with an scenario which would produce high-energy neutrino and gamma-ray emission from regions in the sky where no multi-wavelength counterparts would be expected, via graviton propagation from a different brane, which then decays in our Universe.

ثقب أسود صغير بكتلة بعوضة سيختفي خلال $10^{-27}$ ثانية، محرراً طاقة تعادل طنًا من مادة تي إن تي - ولكن بأمان: حيث ستذهب الطاقة كلها تقريبًا إلى نيوترينوات ستمر عبرك دون أن تشعر بها.

فكرة الجسيمات التي تتسرب إلى أبعاد أخرى تذكرنا بمسلسل فرينج، حيث تتبادل العوالم المتوازية إشارات غامضة.

العلماء
Stephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyKarl SchwarzschildSubrahmanyan ChandrasekharRainer Weiss
المفاهيم
تصادم نووي مصدر أشعة كونية فائقة الطاقة طاقة التصادم الأشعة الكونية غرافيتون الجاذبية الكمومية اختبارات الجاذبية البديلة فجوة الكتلة في التفاعل النووي الكاون تسريع جسيمات الثقب الأسود مصدر نيوترينو من الثقب الأسود أشعة سينية صلبة نيوترينو إلكتروني كشف الأكسيون في النجوم النيوترونية جي دبليو 190814 النقاط الحمراء للنواة المجرية النشطة تجارب التراكب الثقالي حد كتلة النجم النيوتروني محرك مركزي تكوين الجسيمات تغير نشاط النواة المجرية النشطة