Massaçusets Amherst Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Biz qara dəliyin partladığını gördükmü? UMass Amherst fizikləri belə düşünürlər. Bu rəssamın konsepsiyası kiçik ilkin qara dəlikləri təsəvvür etmək üçün xəyali bir yanaşma tətbiq edir. Mənbə: Massaçusets Amherst Universiteti

2023-cü ildə neytrino adlanan subatomik hissəcik Yerə o qədər yüksək enerji ilə düşdü ki, bu, mümkün olmalı idi. Əslində, kainatın heç bir yerində belə bir enerji istehsal edə bilən məlum mənbə yoxdur – dünyanın ən güclü hissəcik sürətləndiricisi olan Böyük Hadron Kollayderi tərəfindən indiyə qədər istehsal edilən ən yüksək enerjili hissəcikdən 100.000 dəfə çox. Lakin Massaçusets Amherst Universitetinin fiziklər qrupu bu yaxınlarda “kvazi-ekstremal ibtidai qara dəlik” adlanan xüsusi bir qara dəlik növü partladıqda buna bənzər bir şeyin baş verə biləcəyi fərziyyəsini irəli sürdü.

Physical Review Letters jurnalında dərc olunan yeni tədqiqatda komanda təkcə qeyri-mümkün olan neytrinonu izah etməklə kifayətlənməyib, həm də elementar hissəciyin kainatın fundamental təbiətini ortaya çıxara biləcəyini göstərir.

Ulduzların çökməsindən erkən kainata qədər

Qara dəliklər mövcuddur və biz onların həyat dövrünü yaxşı başa düşürük: köhnə, böyük bir ulduzun yanacağı tükənir, çox güclü bir fövqəlnadə partlayır və elə güclü cazibə qüvvəsinə malik fəza-zaman sahəsini geridə qoyur ki, heç nə, hətta işıq belə qaça bilmir. Bu qara dəliklər inanılmaz dərəcədə ağırdır və mahiyyət etibarilə sabitdir.

Lakin fizik Stiven Hokinqin 1970-ci ildə qeyd etdiyi kimi, başqa bir növ qara dəlik — ilkin qara dəlik (PBH) — ulduzun çökməsi ilə deyil, Böyük Partlayışdan qısa müddət sonra kainatın ilkin şərtlərindən yarana bilər. PBH-lər indiyə qədər yalnız nəzəriyyədə mövcuddur və standart qara dəliklər kimi, o qədər böyük sıxlığa malikdirlər ki, demək olar ki, heç nə onlardan qaça bilməz — bu da onları “qara” edir. Lakin, sıxlıqlarına baxmayaraq, PBH-lər indiyə qədər müşahidə etdiyimiz qara dəliklərdən daha yüngül ola bilər. Bundan əlavə, Hokinq göstərdi ki, PBH-lər kifayət qədər qızarsa, indi ” Hokinq radiasiyası ” kimi tanınan hissəciklər vasitəsilə yavaş-yavaş hissəciklər buraxa bilər.

Buxarlanan qara dəliklər necə partlaya bilər

“Qara dəlik nə qədər yüngüldürsə, bir o qədər isti olmalıdır və daha çox hissəcik yayacaq”, – deyə yeni tədqiqatın həmmüəllifi və UMass Amherst-də fizika üzrə dosent Andrea Tamm bildirib. ” PBH-lər buxarlandıqca , onlar getdikcə daha yüngülləşir və daha da qızır, partlayışa qədər qaçış prosesində daha çox radiasiya yayırlar. Teleskoplarımızın aşkar edə biləcəyi şey Hokinq radiasiyasıdır.”

Əgər belə bir partlayış müşahidə olunsaydı, bu, bizə mövcud olan bütün subatom hissəciklərinin, o cümlədən müşahidə etdiyimiz elektronlar, kvarklar və Hiqqs bozonları kimi qaranlıq maddə hissəcikləri kimi yalnız fərziyyə irəli sürdüyümüz hissəciklərin, eləcə də indiyə qədər elmə tamamilə məlum olmayan hər şeyin qəti kataloqunu verərdi. UMass Amherst komandası əvvəllər belə partlayışların təəccüblü tezliklə – təxminən on ildə bir – baş verə biləcəyini göstərmişdi və diqqət yetirsəydik, mövcud kosmos müşahidə cihazlarımız bu partlayışları qeydə ala bilərdi.

İndiyə qədər, bu qədər nəzəri.

“Qeyri-mümkün” bir neytrino peyda olur

Daha sonra, 2023-cü ildə KM3NeT Əməkdaşlığı adlı bir təcrübə , UMass Amherst komandasının tezliklə görə biləcəyimiz fərziyyəsini irəli sürdüyü qeyri-mümkün neytrinonu ələ keçirdi.

Lakin bir maneə yarandı: Yüksək enerjili kosmik neytrinoları ələ keçirmək üçün hazırlanmış oxşar bir təcrübə, IceCube, nəinki hadisəni qeydə almadı, həm də heç vaxt gücünün yüzdə biri qədər bir şey qeydə almamışdı. Əgər kainat nisbətən PBH-lərlə doludursa və onlar tez-tez partlayırsa, yüksək enerjili neytrinolarla örtülməməliyikmi? Bu uyğunsuzluğu nə izah edə bilər?

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Qaranlıq yükün izahı

“Biz düşünürük ki, ‘qaranlıq yüklü’ – kvazi-ekstremal PBH adlandırdığımız PBH-lər – itkin halqadır”, – deyə UMass Amherst-də fizika üzrə postdoktoral tədqiqatçı və məqalənin həmmüəlliflərindən biri olan Joaquim İguaz Juan bildirir. Qaranlıq yük, əslində, bildiyimiz adi elektrik qüvvəsinin bir surətidir, lakin komandanın “qaranlıq elektron” adlandırdığı elektronun çox ağır, hipotezləşdirilmiş versiyasını da əhatə edir.

UMass Amherst Universitetinin həmmüəllifi və fizika üzrə dosenti Maykl Beyker deyir: “PBH-lərin başqa, daha sadə modelləri də mövcuddur; qaranlıq yüklü modelimiz daha mürəkkəbdir, bu da o deməkdir ki, reallığın daha dəqiq modelini təmin edə bilər. Ən maraqlısı isə modelimizin bu izaholunmaz hadisəni izah edə bilməsidir.”

Tamm əlavə edir ki, “Qaranlıq yüklü PBH unikal xüsusiyyətlərə malikdir və digər daha sadə PBH modellərindən fərqli şəkildə davranır. Biz göstərdik ki, bu, bütün uyğunsuz görünən eksperimental məlumatların izahını verə bilər.”

Neytrinoların qaranlıq maddə ilə əlaqəsi

Komanda əmindir ki, onların qaranlıq yüklü PBH modelləri yalnız neytrinoları izah edə bilməz, həm də qaranlıq maddənin sirrini həll edə bilər. Baker deyir ki, “Qalakalar və kosmik mikrodalğalı fonun müşahidələri bir növ qaranlıq maddənin mövcud olduğunu göstərir”.

İquaz Xuan əlavə edir: “Əgər hipotezimizdəki qaranlıq yük doğrudursa, onda inanırıq ki, əhəmiyyətli bir PBH populyasiyasının ola biləcəyinə inanırıq ki, bu da digər astrofizik müşahidələrlə uyğundur və kainatdakı bütün itkin qaranlıq maddələri izah edəcək.”

Beyker yekun olaraq deyir: “Yüksək enerjili neytrinoları müşahidə etmək inanılmaz bir hadisə idi. Bu, bizə kainatda yeni bir pəncərə açdı. Lakin indi Hokinq radiasiyasını eksperimental olaraq yoxlamaq, həm ilkin qara dəliklər, həm də Standart Modeldən kənarda yeni hissəciklər üçün dəlillər əldə etmək və qaranlıq maddənin sirrini izah etmək astanasında ola bilərik.”

Nəşr detalları

KM3NeT və IceCube-də PeV neytrino axınlarının kvazi-ekstremal ibtidai qara dəliklərlə izahı, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/r793-p7ct . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2505.22722

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv  

Əsas anlayışlar

Hipotetik hissəciklər fizikası modelləriHissəciklər astrofizikasıBöyük Partlayış nəzəriyyəsiSoyuq qaranlıq maddəHawking radiasiyası

Massaçusets Amherst Universiteti tərəfindən təmin edilir