Des physiciens de l'Université du Massachusetts à Amherst suggèrent qu'un neutrino record détecté en 2023 proviendrait de l'explosion d'un trou noir primordial doté d'une « charge noire ». L'énergie de cette particule, 100 000 fois supérieure à celle produite par le Grand collisionneur de hadrons, avait déconcerté les scientifiques, car seule l'expérience KM3NeT l'avait enregistrée. Leur modèle, publié dans Physical Review Letters, pourrait également apporter des indices sur la nature de la matière noire.
En 2023, la collaboration KM3NeT a détecté un neutrino frappant la Terre avec une énergie sans précédent, dépassant de loin tout processus d'accélération cosmique connu. L'expérience IceCube, un autre détecteur de neutrinos majeur, n'a enregistré aucun événement similaire, soulevant des questions sur la rareté du phénomène. Désormais, des chercheurs, dont Andrea Thamm, Joaquim Iguaz Juan et Michael Baker de l'UMass Amherst, suggèrent que le neutrino provient d'un trou noir primordial quasi extrémal — un vestige de l'univers primitif — subissant une évaporation explosive via le rayonnement de Hawking. Ces trous noirs, théorisés par Stephen Hawking dans les années 1970, rétrécissent et chauffent à mesure qu'ils émettent des particules, culminant en une explosion détectable par les instruments actuels, potentiellement une fois par décennie selon l'équipe. Les chercheurs introduisent une « charge noire » dans ces trous noirs, semblable à une force électrique mais impliquant un « électron noir » plus lourd. « Nous pensons que les trous noirs primordiaux dotés d'une charge noire — ce que nous appelons des trous noirs primordiaux quasi extrémaux — sont le chaînon manquant », a déclaré Iguaz Juan, chercheur postdoctoral à l'UMass Amherst. Ce modèle réconcilie l'observation de KM3NeT avec le silence d'IceCube et correspond au signal prédit. Baker a noté que la complexité de la théorie la rend plus réaliste que des alternatives plus simples. « Ce qui est fascinant, c'est de voir que notre modèle peut expliquer ce phénomène autrement inexplicable », a-t-il déclaré. Thamm a ajouté que de telles explosions pourraient révéler de nouvelles particules au-delà du Modèle standard, y compris des candidats pour la matière noire. L'étude suggère qu'une population de ces trous noirs pourrait rendre compte de toute la matière noire manquante, en accord avec les observations des galaxies et du fond diffus cosmologique. Baker a décrit le neutrino comme « une nouvelle fenêtre sur l'univers », capable potentiellement de vérifier le rayonnement de Hawking et l'existence des trous noirs primordiaux.