Físicos da Universidade de Massachusetts Amherst propõem que um neutrino recordista detectado em 2023 originou-se da explosão de um buraco negro primordial com uma "carga sombria". A energia da partícula, 100.000 vezes maior do que a produzida pelo Grande Colisor de Hádrons, intrigou cientistas, uma vez que apenas o experimento KM3NeT a registrou. O modelo, publicado na Physical Review Letters, também pode oferecer pistas sobre a natureza da matéria escura.
Em 2023, a Colaboração KM3NeT detectou um neutrino atingindo a Terra com uma energia sem precedentes, excedendo de longe qualquer processo de aceleração cósmica conhecido. O experimento IceCube, outro grande detector de neutrinos, não registrou evento semelhante, levantando questões sobre a raridade do fenômeno. Agora, pesquisadores incluindo Andrea Thamm, Joaquim Iguaz Juan e Michael Baker, da UMass Amherst, sugerem que o neutrino veio de um buraco negro primordial quase extremal — uma relíquia do início do universo — passando por uma evaporação explosiva via radiação Hawking. Esses buracos negros, propostos por Stephen Hawking na década de 1970, encolhem e aquecem à medida que emitem partículas, culminando em uma explosão detectável pelos instrumentos atuais, potencialmente uma vez por década, estima a equipe. Os pesquisadores introduzem uma "carga sombria" nesses buracos negros, semelhante a uma força elétrica, mas envolvendo um "elétron sombrio" mais pesado. "Acreditamos que buracos negros primordiais (PBHs) com uma carga sombria — o que chamamos de PBHs quase extremais — são o elo perdido", disse Iguaz Juan, pesquisador de pós-doutorado na UMass Amherst. Este modelo reconcilia a observação do KM3NeT com o silêncio do IceCube e coincide com o sinal previsto. Baker observou que a complexidade da teoria a torna mais realista do que alternativas mais simples. "O que é tão legal é ver que nosso modelo consegue explicar esse fenômeno, que de outra forma seria inexplicável", disse ele. Thamm acrescentou que tais explosões poderiam revelar novas partículas além do Modelo Padrão, incluindo candidatas a matéria escura. O estudo sugere que uma população desses buracos negros poderia explicar toda a matéria escura ausente, alinhando-se com observações de galáxias e da radiação cósmica de fundo. Baker descreveu o neutrino como "uma nova janela para o universo", potencialmente verificando a radiação Hawking e os buracos negros primordiais.