TLDR: Detekce neutrina o energii ~100 PeV v experimentu KM3NeT nemá podle známé astrofyziky vysvětlení – jeden z navržených scénářů sahá až ke kvazi-extremální primordiální černé díře. Zdroj tuna.

Zatímco většina z nás se stran mysterií v únoru 2023 zajímala leda tak o bizarní incident s čínským balónem nad USA, na dně moře se začala psát story s potenciálem odhalit daleko větší a reálnější tajemství!

Do podmořského detektoru KM3NeT ve stejný měsíc narazilo neutrino KM3-230213A tak extrémní, že se do té doby považovalo za skoro nemožné. Energie kolem 100 petaelektronvoltů je asi stotisíckrát víc než zvládne LHC a žádný běžný kosmický urychlovač – blazar, supernova ani černá díra „klasického typu“ – tohle neumí. A to ukazuje na nové možné horizonty ve fyzice!

„Co za to mohlo?“

Nevíme! Ale vědátoři již poslední rok navrhují několik potenciálních možností – tým kolem Andrey Thammové z UMass Amherst fčil přichází s možným vysvětlením, které zní jako sci-fi, ale má matematické nohy…

Zdrojem by mohla být kvazi-extremální primordiální černá díra. To je hodně slovíček, které budeme muset chvilku vysvětlovat. Primordiální černodíry jsou hypotetické objekty, které mohly vzniknout krátce po Velkém třesku v extrémně hustém raném vesmíru. Některé se mohly stát zárodky supermasivních černoděr, jiné by zůstaly jako malé, rychle rotující a těsně u fyzikálních limitů mezi „hned by se vypařila“ a „mohla by snadno nabírat hmotnost“.

„Kvazi-extremální“ znamená, že černá díra je téměř na hraně maximální rotace nebo náboje. V takovém stavu by mohla „vybuchovat” – produkovat krátké, extrémně energetické záblesky částic, včetně neutrin. Aha! Právě to by odpovídalo izolované, šíleně energetické události, kterou KM3NeT zaznamenal…

„Zajímavý, ale co nám to říká?“

V první řadě to ukazuje, že primordiální černodíry mohly skutečně existovat. Pokud by tomu tak bylo, kosmologie by vyřešila problém, jak mohly černodíry tak rychle narůst do obřích velikostí již v mladém vesmíru. Ale to by bylo to méně zajímavé obohacení našich představ o vesmíru…

Model také pracuje s myšlenkou temného náboje a temných elektronů – analogie elektromagnetismu, ale v sektoru temné hmoty. Pokud by něco takového existovalo, řešilo by to hned několik věcí najednou: původ neutrina, existenci primordiálních černých děr i přinejmenším část temné hmoty. Tři mouchy, jeden vesmír!

Nejni to poprvé, co se uvažuje, že by temná hmota mohla být (minimálně zčásti) tvořena prostě malými černodírami. Takovými, které by měly hmotnost třeba jen asteroidu či méně. Ale byl by jich tam kotel – a statisticky vzato by několik mohlo být i ve Sluneční soustavě. Ale kdyby malé černodíry byly kolem nás, měly by je odhalit okamžiky mikročočkování (tj. čas od času by nám měly přeletět i před objektivem teleskopu), což se neděje. Masivní neutrino však vrací koncept zpátky do hry…

„Jak je to jistý?“

Vůbec! Vědátoři zatím jenom házejí palačinky na strop a zkoumají, které se tam uchytí. Všechno je vysoce hypotetické, stojí to na objektech, které jsme nikdy přímo neviděli, a existují i alternativní vysvětlení původu neutrina. Ostatně po loňské detekci atypického záření z centra galaxie se zase zvýšila šance, že by za temnohmoty mohly prostě částice WIMP.

Jenže pointa je jinde – něco ve vesmíru zjevně umí vyrábět částice s energií, kterou neumíme vysvětlit. Ať už je to explodující primordiální černá díra, nebo něco úplně jiného, řešení téhle záhady bude ještě setsakra zajímavé!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]