
2023年,KM3NeT探测器捕捉到能量高达220PeV的神秘微中子,让物理学界困惑至今。一篇新论文提出大胆假说,指出这颗微中子或 许来自藏身五维空间、正缓慢蒸发的古老原初黑洞。
3年前,位于地中海深处的KM3NeT微中子探测器捕捉到让整个物理学界陷入困惑的一个讯号,被命名为KM3-230213A的微中子以极夸 张能量撞击探测器,能量比大型强子对撞机(LHC)可制造的任何粒子高出数万倍。
其能量之高代表它必然来自宇宙某极端暴力事件,这类事件通常会同时产生大量光子,诡异的是这颗微中子很孤独──未伴随任何高 能光子一同到来,导致标准天体物理源(如耀变体)很难解释其起源,物理学家不得不考虑更异端的起源。
最近发表在《物理评论D》(PhysicalReviewD)的一篇新论文,提出目前看起来最前卫的假说:这颗微中子可能来自在五维空间坍缩的古老原初黑洞。
当前标准宇宙学表明宇宙有4个维度:3个空间维度和1个时间维度,但弦理论假设除了我们熟悉的四维时空,宇宙还隐藏第五维度,该维度非常小(约1微米宽),只有重力能延伸至那自由运作。
论文提出宇宙诞生初期,宇宙弦会在第五维度坍缩聚集成环,并形成五维原初黑洞(Five-DimensionalPrimordialBlackHoles),再通过霍金辐射(HawkingRadiation)效应缓慢向外辐射能量,计算发现五维原初黑洞的蒸发速率恰好与宇宙年龄相当,因此它们至今可能仍在向可观测宇宙“泄漏”微中子。
此外,由于这些原初黑洞诞生于暗维度,其蒸发机制可能只产生中微子而不产生光子,恰好解释为何KM3NeT探测器当年只侦测到超 高能量单一微中子,而未伴随电磁讯号。
新理论提出后便在物理学界引发激烈讨论,一些先前也主张原初黑洞是KM3NeT讯号来源的物理学家相当认同,但也有专家质疑其高 度理论化的本质,认为过度依赖尚未被实验证实的弦理论与额外维度。
面对当前模型无法解释的异常讯号,一些物理学家大胆踏进纯粹数学推演阶段的弦理论与额外维度,试图找出能打开KM3NeT谜团的 钥匙,虽然离被证实还有很长的路要走,但无疑打开另一扇通往未知物理的大门。