Европейские и американские физики-теоретики открыли свидетельства того, что сверхмассивные черные дыры, вращающиеся с максимально допустимой скоростью, представляют собой природные "суперколлайдеры", способные разгонять нейтрино и другие частицы до рекордно высоких скоростей и энергий. Это может объяснить несколько недавних открытий нейтрино с аномально высокой энергией, пишут физики в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"Недавно средиземноморская установка KM3Net зафиксировала прохождение через Землю нейтрино, чья энергия составляла порядка 220 ПэВ (петаэлектроновольт), что в сотни раз выше предыдущих рекордов, установленных на обсерватории IceCube и других детекторах нейтрино. Существование этой частицы можно объяснить тем, что она была разогнана сверхмассивной черной дырой до рекордно высоких энергий при помощи предложенного нами механизма", — пишут исследователи.
К такому выводу пришла группа американских и европейских физиков-теоретиков под руководством профессора Оксфордского университета (Великобритания) Джозефа Силка при изучении поведения частиц, падающих на сверхмассивную черную дыру. Как предполагают ученые, постоянное "поедание" материи раскручивает черную дыру до очень высоких скоростей вращения, что оказывает влияние на процесс падения вещества на этот невидимый объект.
Физики заинтересовались тем, как вращение черной дыры будет влиять на последствия столкновений частиц, вращающихся на минимально допустимом расстоянии от горизонта событий или падающих на него извне. Проведенные исследователями расчеты показали, что при некоторых обстоятельствах эти столкновения будут приводить к тому, что одна из частиц ускорит свое движение в сторону сингулярности, а вторая будет разогнана до сверхвысоких энергий и будет выброшена в открытое космическое пространство.
В результате этого даже очень тяжелые частицы могут быть разогнаны до околосветовых скоростей и энергий порядка ста тераэлектронвольт, что сопоставимо с пиковой мощностью будущего суперколлайдера FCC, запланированного к постройке в ЦЕРН во второй половине текущего столетия. В результате этого, как отмечают профессор Силк и его коллеги, "раскрученные" сверхмассивные черные дыры представляют собой бесплатный и при этом уже функционирующий аналог этих установок класса "мегасайенс".
Как надеются физики, последующие наблюдения за ближайшими к нам сверхмассивными черными дырами, а также обнаружение новых нейтрино сверхвысоких энергий помогут ученым проверить эту гипотезу и начать использовать данные космические "суперколлайдеры" для проверки Стандартной модели физики частиц, а также поисков пока неизвестных сил природы, выходящих за ее рамки.
О космических нейтрино
Космические нейтрино сверхвысоких энергий представляют собой мельчайшие и самые легкие частицы материи, разогнанные до околосветовых скоростей. Пока ученые не имеют точных представлений о том, как они возникают. Некоторые астрономы предполагают, что эти частицы разгоняются в горячих останках взорвавшихся звезд внутри Млечного Пути, а другие считают, что их источником являются ядра и облака газа в далеких галактиках. Для поиска их источников за последние два десятилетия было сооружено сразу нескольких подводных и подледных обсерваторий в России и в других регионах мира.
