این ممکن است عجیب ترین توضیحی باشد که هنوز برای ذره مرموز که در سال 2023 به زمین برخورد کرد

در سال 2023، آشکارساز نوترینویی KM3NeT یک سیگنال غیرممکن قدرتمند را دریافت کرد - ده ها هزار بار پرانرژی تر از هر چیزی که توسط بهترین شتاب دهنده های ذرات بشر تولید می شود. از آن زمان، دانشمندان سعی کردند منبع آن را مشخص کنند، و در برخی از توضیحات خلاقانه - و احتمالا وحشیانه - غوطه ور شوند.

اما یک نظریه جدید ممکن است این کیک را عجیب‌ترین چیز بداند. برخی از دانشمندان اکنون استدلال می کنند که به سادگی، سیگنال از یک سیاهچاله باستانی ساخته شده از رشته های کیهانی که در بعد پنجم پنهان شده بود، آمده است. بنابراین، در واقع، خیلی ساده نیست – اما طبق مقاله‌ای که اخیرا در Physical Review D منتشر شده است، قوانین گرانش کوانتومی «ناگزیر» به سیاه‌چاله‌های اولیه پنج‌بعدی یا سیاه‌چاله‌های فوق متراکم و فرضی از طلوع کیهانی منجر می‌شود. برای روشن بودن، این مطالعه بر روی امکان ظهور سیاهچاله های اولیه از این چارچوب مبتنی بر رشته متمرکز شده است.

با این حال، اگر این تفسیر تأیید شود، به خوبی توضیح می دهد که ما هنوز در مورد سیگنال 2023 متوجه نشده ایم. به عنوان مثال، این نوترینو - یک ذره ریز و خنثی - با فوتون های دیگر همراه نبود، به همین دلیل است که آشکارسازهایی به اندازه KM3NeT هرگز آن را نگرفتند، تیمی که شامل دیتر لوست، فیزیکدان موسسه فیزیک ماکس پلانک در آلمان است، توضیح داد.

نوترینوها گاهی اوقات به عنوان "شبح" توصیف می شوند، زیرا آنها به ندرت با مواد دیگر تعامل دارند و علیرغم فراوانی بسیار زیاد، شناسایی و مطالعه آنها را دشوار می کند. اگرچه بسیاری از چیزها در مورد نوترینو - از جمله چیزهایی به سادگی جرم آن - تعریف نشده باقی می مانند، اخترفیزیکدانان دریافته اند که آنها برای مطالعه پدیده های کیهانی بسیار مفید هستند. به طور خاص، سطوح انرژی یک نوترینو دانشمندان را به هویت و ویژگی های هر چیزی که آن را به زمین پرتاب می کند، نشان می دهد.

با این حال، به اصطلاح، شناسایی پارچ کیهانی نوترینو همیشه آسان نیست. این دقیقا برای سیگنال KM3NeT 2023 صادق بود. این ذره کوچک با سطح انرژی تقریبا 30000 برابر بیشتر از هر چیزی که برخورد دهنده بزرگ هادرون سرن قادر به تولید آن است به زمین برخورد کرد. از آن زمان، دانشمندان تلاش کردند تا یک نامزد مناسب برای منشا سیگنال پیدا کنند. برخی از توضیح‌ها مانند بلازارها رایج‌تر بودند، در حالی که برخی دیگر به قلمروی نظری‌تر (مسلما عجیب) مانند انفجار سیاه‌چاله‌های اولیه که الکترون‌های تاریک نشت می‌کردند.

مگر اینکه شما یک نظریه پرداز ریسمان باشید، آخرین کار قطعا در دسته دوم قرار می گیرد. همانطور که کامرون وفا، فیزیکدان هاروارد قبلا به Gizmodo توضیح داد، بعد "تاریک" یک بعد اضافی فرضی در نظریه ریسمان است. بر اساس این مقاله، تنها گرانش بر این بعد پنجم حاکم است، که می تواند به کوچکی یک هزارم میلی متر باشد و در نتیجه انبساط کیهان پدیدار می شود.

ایده این است که سیاه‌چاله‌های اولیه از فروپاشی رشته‌های کیهانی در این بعد فرضی به وجود می‌آیند - برخلاف تعبیر رایج‌تر که از طریق تورم سریع در طلوع کیهانی شکل گرفتند. همانطور که تیم در مقاله اعتراف کرده است، انحراف از این توضیح ممکن است "عجیب" به نظر برسد، اما مطالعه گرانش کوانتومی به طور مداوم معنای "طبیعی" در نظریه های گرانشی را به چالش می کشد. محققان نوشتند که حداقل، تحلیل‌های قبلی نشان داده‌اند که مکانیسم تورم با انتظارات گرانش کوانتومی «در تنش» است.

بنابراین ارزش آن را دارد که سناریوهای جایگزین را در نظر بگیریم - مانند بعد تاریک، که محققان نوشتند "به طور طبیعی عدم وجود یک فوتون پرانرژی مرتبط" را در سیگنال نوترینو 2023 توضیح می دهد. در سپیده دم کیهانی، ریسمان ها - که در اینجا به صورت شکاف های نازکی در فضازمان دیده می شوند - در "حلقه هایی" جمع می شوند که به سیاهچاله های نسبتا کوچک فرو می ریزند.

بر اساس محاسبات این تیم، سرعت تبخیر برای چنین اجرامی با سن جهان "مقایسه" خواهد بود. محققان افزودند در نتیجه، این سیاهچاله های باستانی ممکن است نوترینوها را به بخش قابل مشاهده کیهان نشت داده باشند.

کارشناسان با توجه به ماهیت بسیار نظری آن، نگرانی‌های خود را در مورد کار جدید به Scientific American ابراز کردند. با این حال، فیزیکدانانی که قبلا سیگنال 2023 را به سیاهچاله‌های اولیه نسبت می‌دادند، همدردی بیشتری داشتند. به عنوان مثال، آندریا تام از دانشگاه ماساچوست گفت که "توضیحات بسیار خوبی برای چندین چیز ارائه می دهد که ما شواهدی برای آنها داریم"، در حالی که دیوید کایزر در موسسه فناوری ماساچوست خاطرنشان کرد که "هنوز به نظر زیبایی سازگار به نظر می رسد."

کایزر افزود: «این به این معنی نیست که درست است. اما از برخی عناصر معمولی‌تر استفاده می‌کند که در بسیاری از بخش‌های درک ما از فیزیک سیاه‌چاله بافته شده‌اند.»

باز هم، اینطور نیست که دانشمندان فراتر از یک شک معقول ثابت کرده باشند که سیگنال از منابع اخترفیزیکی با توضیح آسانتر آمده است. هنوز نه. بنابراین در حال حاضر، بسیاری از چیزها می تواند بازی منصفانه باشد - و ما می دانیم که جهان شگفتی ها را دوست دارد.