Alimlər heyrət içində: Heç vaxt müşahidə olunmayan balaca ilkin qara dəlik!

2023-cü ildə alimlər Yer kürəsinə o qədər ekstremal enerji səviyyəsi ilə çırpılan neytrino adlı subatom zərrəcik aşkar etdilər ki, bu, qeyri-mümkün görünürdü. Məlum olan heç bir kosmik proses bu qədər yüksək enerji istehsal edə bilməz. Bu zərrəcik Yerdəki ən güclü zərrəcik sürətləndiricisi olan Böyük Adron Kollayderi tərəfindən indiyədək istehsal edilən hər şeydən təxminən 100 000 dəfə daha çox enerji daşıyırdı.

Yenicag.az xəbər verir ki, indi Massaçusets Amherst Universitetinin fizikləri buna bir izahat tapdıqlarını düşünürlər.

Onların ideyası “kvazi-ekstremal ilkin qara dəlik” (“quasi-extremal primordial black hole”) kimi tanınan nadir növ qara dəliyin partlayışla müşayiət olunan ölümü ilə bağlıdır.

“Physical Review Letters” jurnalında dərc olunan araşdırmada tədqiqatçılar belə bir hadisənin necə bu cür qeyri-adi enerjiyə malik neytrino istehsal edə biləcəyini göstərirlər. Onlar həmçinin bildirirlər ki, bu tək zərrəcik kainatın fundamental strukturu haqqında təsəvvür yarada bilər.

Alimlər tipik qara dəliklərin necə yarandığını artıq bilirlər. Nəhəng ulduzun yanacağı bitdikdə, o, güclü supernova partlayışı ilə çökür və arxasında cazibə qüvvəsi o qədər güclü olan obyekt qoyur ki, heç nə, hətta işıq belə oradan qaça bilmir. Bu qara dəliklər son dərəcə böyük kütləyə malikdir və ümumiyyətlə, sabitdirlər.

Lakin 1970-ci ildə fizik Stiven Houkinq başqa bir ehtimal irəli sürdü. O, qara dəliklərin erkən kainatda, Böyük Partlayışdan qısa müddət sonra da yarana biləcəyini qeyd etdi. Bunlar ilkin qara dəliklər adlanır. Onlar hələ birbaşa müşahidə olunmayıblar, lakin nəzəriyyə tərəfindən proqnozlaşdırılırlar. Adi qara dəliklər kimi onlar da inanılmaz dərəcədə sıxdırlar, lakin kütlələri çox daha kiçik ola bilər.

Houkinq həmçinin göstərdi ki, qara dəliklər tamamilə səssiz deyil. Əgər onlar kifayət qədər qızarlarsa, indi “Houkinq radiasiyası” kimi tanınan proses vasitəsilə zərrəciklər yaya bilərlər.

“Qara dəlik nə qədər yüngül olsa, o qədər isti olmalıdır və daha çox zərrəcik yaymalıdır”, – deyə yeni tədqiqatın həmmüəllifi dosenti Andrea Tamm bildiriərək davam edir: “İlkin qara dəliklər buxarlandıqca daha da yüngülləşir və beləliklə daha çox qızırlar. Bu, partlayış baş verənə qədər nəzarətdən çıxan bir prosesdə daha çox radiasiya yayılmasına səbəb olur. Teleskoplarımızın aşkar edə bildiyi məhz həmin Houkinq radiasiyasıdır”.

Əgər alimlər bu partlayışlardan birini müşahidə edə bilsəydilər, bu hər növ fundamental zərrəcikləri üzə çıxara bilərdi. Bura elektronlar, kvarklar və Hiqqs bozonları kimi məlum zərrəciklərlə yanaşı, qara maddə zərrəcikləri kimi hipotetik olanlar və bəlkə də, maddənin tamamilə yeni formaları daxil ola bilərdi.

Komandanın əvvəlki işləri göstərir ki, bu partlayışlar gözləniləndən daha tez-tez, bəlkə də, hər on ildə bir dəfə baş verə bilər. Mövcud alətlərlə onları aşkar etmək artıq mümkün ola bilər.

Yaxın vaxtlara qədər bu ideya tamamilə nəzəri olaraq qalırdı.

Lakin 2023-cü ildə “KM3NeT Əməkdaşlığı” son dərəcə enerjili neytrino aşkar etdi. Bu müşahidə tədqiqatçıların proqnozlaşdırdığı siqnal növü ilə üst-üstə düşürdü.

Buna baxmayaraq, kəşf yeni bir sual doğurdu. Yüksək enerjili neytrinoları aşkar etmək üçün nəzərdə tutulmuş digər böyük eksperiment – “IceCube” bənzər bir şey qeydə almadı. Əslində, o, indiyədək bu enerjinin cüzi bir hissəsinə belə malik neytrino müşahidə etməyib.

Əgər ilkin qara dəliklər geniş yayılıbsa və tez-tez partlayırsa, niyə belə hadisələr daha tez-tez görülmür? Bu uyğunsuzluğun bir izahata ehtiyacı var idi.

“Düşünürük ki, “qara yükü” olan ilkin qara dəliklər – bizim kvazi-ekstremal adlandırdıqlarımız – çatışmayan həlqədir”, deyə məqalənin həmmüəlliflərindən Xoakim İquas Xuan bildirir.

Təklif olunan “qara yük” bizə tanış olan elektrik qüvvəsinə bənzər davranır, lakin bura elektronun daha ağır versiyası olan “qara elektron” daxildir.

“Qara yükü olan bir ilkin qara dəlik unikal xüsusiyyətlərə malikdir və digər sadə modellərdən fərqli davranır. Biz göstərdik ki, bu bütün ziddiyyətli görünən eksperimental məlumatların izahını verə bilər”, – Tamm bildirib.

Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, onların modeli tək qeyri-adi neytrinonu izah etməkdən daha çox şeyə qadirdir. Bu həm də fizikanın ən böyük sirlərindən birini həll etməyə kömək edə bilər.