Para fisikawan di University of Massachusetts Amherst mengusulkan bahwa neutrino pemecah rekor yang terdeteksi pada tahun 2023 berasal dari ledakan lubang hitam primordial yang membawa 'muatan gelap'. Energi partikel tersebut, 100.000 kali lebih besar daripada yang dihasilkan oleh Large Hadron Collider, membingungkan para ilmuwan karena hanya eksperimen KM3NeT yang merekamnya. Model mereka, yang diterbitkan dalam Physical Review Letters, juga dapat memberikan petunjuk mengenai sifat materi gelap.
Pada tahun 2023, Kolaborasi KM3NeT mendeteksi sebuah neutrino yang menghantam Bumi dengan energi yang belum pernah terjadi sebelumnya, jauh melampaui proses percepatan kosmik apa pun yang diketahui. Eksperimen IceCube, detektor neutrino besar lainnya, tidak mencatat peristiwa serupa, sehingga menimbulkan pertanyaan mengenai kelangkaan fenomena tersebut. Kini, para peneliti termasuk Andrea Thamm, Joaquim Iguaz Juan, dan Michael Baker dari UMass Amherst menyarankan bahwa neutrino tersebut berasal dari lubang hitam primordial quasi-ekstrem—peninggalan dari alam semesta awal—yang mengalami penguapan eksplosif melalui radiasi Hawking. Lubang hitam ini, yang diusulkan oleh Stephen Hawking pada tahun 1970-an, menyusut dan memanas saat memancarkan partikel, yang berpuncak pada ledakan yang dapat dideteksi oleh instrumen saat ini, kemungkinan sekali per dekade, menurut perkiraan tim tersebut. Para peneliti memperkenalkan 'muatan gelap' pada lubang hitam ini, mirip dengan gaya listrik namun melibatkan 'elektron gelap' yang lebih berat. 'Kami berpikir bahwa PBH dengan muatan gelap—yang kami sebut sebagai PBH quasi-ekstrem—adalah mata rantai yang hilang,' ujar Iguaz Juan, seorang peneliti pascadoktoral di UMass Amherst. Model ini menyelaraskan observasi KM3NeT dengan tidak adanya data dari IceCube dan sesuai dengan sinyal yang diprediksi. Baker mencatat bahwa kompleksitas teori tersebut membuatnya lebih realistis daripada alternatif yang lebih sederhana. 'Sangat keren melihat model kami dapat menjelaskan fenomena yang seharusnya tidak dapat dijelaskan ini,' katanya. Thamm menambahkan bahwa ledakan semacam itu dapat mengungkapkan partikel baru di luar Model Standar, termasuk kandidat materi gelap. Studi ini menunjukkan bahwa populasi lubang hitam tersebut dapat menjelaskan seluruh materi gelap yang hilang, sejalan dengan pengamatan galaksi dan latar belakang gelombang mikro kosmik. Baker mendeskripsikan neutrino tersebut sebagai 'jendela baru bagi alam semesta', yang berpotensi memverifikasi radiasi Hawking dan lubang hitam primordial.