Микроскопические чёрные дыры: следствия космических катастроф экспресс

Оригинал: "New Tests of Low-Scale Quantum Gravity with Cosmic-Ray Collisions"
arXiv:2510.11879 · 2025-10-13 · CC BY 4.0 · 1 мин
Столкновения сверхэнергичных частиц в космосе способны рождать крошечные чёрные дыры, открывая путь к пониманию гравитации в масштабах атома.

Космические лучи — это элементарные частицы, несущие колоссальную энергию, которые пронизывают межгалактическую пустоту. Когда две такие частицы сталкиваются лоб в лоб, плотность энергии в точке удара может оказаться достаточной, чтобы сколлапсировать в чёрную дыру размером с атомное ядро. Опасности она не представляет: подобно тому, как капля воды мгновенно исчезает на раскалённой сковороде, микроскопическая чёрная дыра стремительно испаряется. Этот процесс, предсказанный Стивеном Хокингом, известен как излучение Хокинга, и его результатом становится поток нейтрино — частиц-призраков, которые почти не взаимодействуют с веществом и потому свободно проходят даже сквозь толщу свинца.

Астрономы уже провели анализ нейтринных сигналов, пришедших от галактики TXS 0506+056. Их данные показывают: если чёрные дыры и возникают в подобных столкновениях, то лишь при энергиях, где само пространство-время демонстрирует квантовые эффекты, отклоняясь от привычной геометрии. Грядущие поколения телескопов позволят исследовать эту область глубже. Ключ к разгадке кроется в том, что при хокинговском испарении микроскопическая чёрная дыра обязана рождать равное количество нейтрино всех трёх типов (электронных, мюонных и тау-нейтрино) — такое распределение является аномалией, которую можно выделить на фоне космического шума. Более того, если в природе существуют дополнительные пространственные измерения, часть нейтрино способна на мгновение уходить в них и возвращаться обратно, создавая таинственные вспышки в, казалось бы, пустых областях космоса. Подобное явление стало бы первым указанием на скрытые реальности, где, возможно, распространяются гравитационные волны.

Микрочёрная дыра с массой комара исчезла бы за $10^{-27}$ с, высвободив энергию тонны тротила — но безопасно: почти всё уйдёт в нейтрино, которые пролетят сквозь вас, не заметив.

Идея частиц, утекающих в другие измерения, напоминает сериал «Грань», где параллельные вселенные обменивались необъяснимыми сигналами.

Учёные
Stephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyKarl SchwarzschildSubrahmanyan ChandrasekharRainer Weiss
Понятия
ядерное столкновение источник космических лучей сверхвысоких энергий энергия столкновения космические лучи гравитон квантовой гравитации тесты альтернативной гравитации массовый дефект ядерной реакции каон ускорение частиц чёрной дырой нейтринный источник чёрной дыры жёсткое рентгеновское излучение электронное нейтрино обнаружение аксионов нейтронными звёздами gw190814 красные точки активных галактических ядер эксперименты с гравитационной суперпозицией предел массы нейтронной звезды центральный двигатель рождение частиц изменение активности активных ядер галактик