In astrofisica, eventi estremi possono richiedere interpretazioni estreme. A volte, ciò significa valutare ogni possibile opzione su ciò che qualcosa avrebbe potuto essere o su cosa potrebbe spiegare.
Nel 2023, un rilevatore sepolto al largo del Mar Mediterraneo ha individuato un segnale di neutrini incredibilmente potente, decine di migliaia di volte più energetico di qualsiasi cosa prodotta dai più potenti acceleratori di particelle dell’umanità. Ma il segnale ha sollevato più domande che risposte, soprattutto per quanto riguarda le sue origini. Ora, un workforce offre una soluzione ambiziosa: l’esplosione di buchi neri primordiali che perdono elettroni oscuri.
UN Lettere di revisione fisica il documento sulla proposta, la cui pubblicazione è prevista per il 10 febbraio, è attualmente disponibile come prestampa su arXiv.
“Al momento, nessuno sa cosa abbia effettivamente causato questo neutrino: la nostra proposta è una possibilità”, Andrea Thammautore senior dello studio e fisico delle particelle presso l’Università del Massachusetts Amherst, ha detto a Gizmodo. “Con il tempo potremmo osservare particelle più altamente energetiche – oppure no – e questo ci dirà se la nostra proposta è giusta”.
La “particella fantasma” più potente
Trilioni di neutrini – particelle quasi prive di massa e con carica neutra – ci attraversano ogni secondo, ma riconosciamo la loro esistenza solo quando queste cosiddette “particelle fantasma” si scontrano con i numerosi rilevatori di neutrini giganti sulla Terra.
Nel febbraio 2023, un neutrino di origini indefinite è entrato nel raggio di rilevamento dell’impianto europeo per neutrini KM3NeT, situato al largo delle coste di Malta, nel Mediterraneo. Il livello di energia della minuscola particella period insondabilmente grande: circa 30.000 volte superiore a quello di qualsiasi particella prodotta dal Giant Hadron Collider del CERN, l’acceleratore più potente del mondo.
“Non ci si aspettava che si vedesse un neutrino di così alta energia, e non c’erano fonti astrofisiche conosciute”, ha osservato Thamm.
In effetti, il segnale period un enigma per i fisici per una serie di ragioni. Innanzitutto, il neutrino è apparso solo a KM3NeT, ma non a esperimenti come IceCube. In effetti, il rilevatore altrettanto capace “non solo non ha registrato l’evento [but] non avevo mai registrato nulla nemmeno con un centesimo della sua potenza”, hanno spiegato i ricercatori in a dichiarazione.
Per vedere l’invisibile, prova l’impossibile
Thamm e i suoi colleghi credono che la risposta potrebbe risiedere nelle caratteristiche bizzarre dei buchi neri primordiali: ipotetici buchi neri nati dal Massive Bang e non da una stella morente. Gli astronomi non ne hanno ancora individuato nessuno, anche se sospettano che buchi neri così antichi siano “peso piuma” entità con masse simili a quelle della Terra.
“Come ha sottolineato Stephen Hawking negli anni ’70, i buchi neri si irradiano [a phenomenon referred to as Hawking radiation] e quindi perdere massa”, ha spiegato Thamm a Gizmodo. La massa di un buco nero è inversamente proporzionale alla sua temperatura, quindi i buchi neri primordiali più leggeri si riscalderebbero e si irradierebbero ancora di più e perderebbero massa più velocemente dei buchi neri normal, ha aggiunto.
Ma la nuova ricerca non interessa Qualunque buco nero primordiale. Considera invece la fattibilità di un “buco nero primordiale quasi estremo”. Secondo lo studio, la radiazione di Hawking di questo speciale tipo di buco nero viene soppressa dalla massa invisibile di “elettroni oscuri”, una controparte molto più pesante, ma ipotetica, degli elettroni normali.
Alla positive, tuttavia, il campo elettrico oscuro attorno al buco nero diventa così potente che anche gli elettroni oscuri più pesanti iniziano a fuoriuscire dal buco nero. Quando ciò accade, il buco nero perde la sua carica (oscura) molto rapidamente, provocando un’enorme esplosione della durata di pochi secondi, ha spiegato Thamm a Gizmodo.
Ciò significa che l’esplosione emette solo neutrini entro uno specifico intervallo di livelli energetici. E se ciò coincidesse con i livelli di energia tipicamente catturati da IceCube, potrebbe spiegare perché il segnale del 2023 è apparso solo nei radar di KM3NeT, spiega il documento.
La verità resta nell’oscurità
Il modello contiene un interessante insieme di idee ma, è vero, si basa su molti presupposti ipotetici. Come osserva Thamm, questo è solo uno dei tanti resoconti contrastanti sull’origine del neutrino ultrapotente. Nel prossimo futuro, i fisici confronteranno le be aware per arrivare a una conclusione accettabile.
“Sebbene siamo molto entusiasti della fisica del nostro articolo, ciò non significa che sia sicuramente la spiegazione corretta dell’origine del neutrino”, ha detto. “Saranno necessarie ulteriori analisi teoriche e dati sperimentali per dire quale è corretto”.
