强大的粒子探测或许意味着我们已发现正在爆发的黑洞

一个以220千万亿电子伏特这一破纪录能量撞击地球的微小粒子，可能是正在蒸发的黑洞发出的最后“尖叫”。
根据一篇新的理论论文，2023年名为KM3 – 230213A的中微子事件，可由原初黑洞完全消失时发出的一阵霍金辐射来解释。
此外，麻省理工学院的物理学家亚历山德拉·克里普费尔和大卫·凯泽表明，同样的机制可以解释其他高能中微子事件。
这意味着高能中微子事件可能是霍金辐射的首个观测证据。而且，由于该研究基于原初黑洞构成了宇宙中大部分暗物质这一假设，其结果为另一个谜题提供了部分解决方案。
“结果表明，在这种情况下一切似乎都能说得通，我们不仅能证明（在这种情况下）大部分暗物质由原初黑洞构成，还能通过附近一个偶然爆炸的原初黑洞产生这些高能中微子，” 克里普费尔说，“这是我们现在可以尝试寻找并通过各种实验加以证实的东西。”
中微子是宇宙中数量最为丰富的粒子之一。在诸如恒星核聚变或超新星爆发等高能环境中，会大量产生中微子。但它们不带电荷，质量几乎为零，且几乎不与遇到的其他粒子相互作用。事实上，此刻就有数千亿个中微子正穿过你的身体。
这使得中微子几乎无法被探测到，但偶尔它们会以一种我们能探测到的方式撞上另一个粒子。人们认为它们携带的能量与产生它们的机制有关，能量越高的事件产生的中微子能量也越高。
然而，能量达220千万亿电子伏特的KM3 – 230213A确实非同寻常。此前的纪录保持者能量仅为10千万亿电子伏特。
这显然引发了关于产生KM3 – 230213A的 “引擎” 的一些疑问。一种可能性是，它是一种我们从未见过的事件类型。
这就引出了原初黑洞，理论上认为它们是在大爆炸后的第一秒由时空的量子涨落形成的。我们尚未证实这些奇异天体的存在；事实上，根据理论，它们应该很快就自我毁灭了。
这是因为科学家认为黑洞会发出一种叫做霍金辐射的东西，它是由事件视界附近的量子效应产生的。黑洞越小，它发出的霍金辐射能量就越高。最终，黑洞会完全蒸发，在一阵粒子爆发中消失。
克里普费尔和凯泽假设，如果宇宙中哪怕有一部分暗物质是由原初黑洞构成，那么一些原初黑洞可能至今仍存在，正走向它们最终的灭亡。
他们的问题是：KM3 – 230213A和其他一些拍电子伏特（PeV）中微子，能否用这些黑洞死亡时发出的霍金辐射来解释？两人计算了一个不断收缩的黑洞直至死亡应该发出的霍金辐射量。
他们发现，在生命的最后一纳秒，一个质量与小行星相当的垂死原初黑洞，应该会发出大约10的21次方个中微子，其能量处于KM3 – 230213A中观测到的能量范围。
不过，要让具有KM3 – 230213A能量特征的中微子与地球发生碰撞，爆炸需要发生在距离地球2000个天文单位以内，即约0.03光年。这在奥尔特云内部，奥尔特云是一个由小岩石构成的巨大球体，界定了太阳系的引力边界。
研究人员发现，这种情况发生的概率略低于8%。
“8% 的概率不是特别高，但完全在我们应该认真对待这种可能性的范围内 —— 尤其是因为到目前为止，还没有找到其他解释，既能说明那些无法解释的甚高能中微子，又能说明更为惊人的超高能中微子事件，” 凯泽说。
与此同时，他们研究中的低能事件，可能是更遥远的原初黑洞像微小气球一样 “噗” 地消失时产生的一种背景 “嗡嗡声”。
更有趣的是，就在克里普费尔和凯泽的研究发表前几天，另一篇完全不同的论文预测，在十年内探测到一个爆炸的原初黑洞的概率为90%。如果我们的中微子探测器一直以来都在做这件事，那不是超酷吗？
这是一个重大的论断，在科学家宣称我们已经探测到霍金辐射和原初黑洞之前，还需要更多的证据。不过，现在真的感觉这可能只是时间问题了。
该研究已发表在《物理评论快报》上。