Ученые предложили использовать черные дыры в качестве суперколлайдеров

Новое исследование Университета Джонса Хопкинса предлагает использовать сверхмассивные черные дыры в качестве естественных ускорителей частиц, способных заменить дорогостоящие коллайдеры в поиске темной материи и других загадочных частиц.

Быстрое вращение черной дыры и мощные магнитные поля могут выбрасывать в космос огромные струи плазмы, процесс, который потенциально может дать те же результаты, что и созданные человеком суперколлайдеры

Источник: Университет Джонса Хопкинса

Современные ускорители частиц, такие как Большой адронный коллайдер, требуют многомиллиардных инвестиций и десятилетий строительства. Однако даже самые мощные из созданных человеком установок пока не смогли обнаружить частицы темной материи, которая составляет около 27% массы Вселенной. В связи с этим ученые все чаще задумываются о поиске альтернативных методов исследований.

Согласно новому исследованию, сверхмассивные черные дыры могут стать естественными аналогами суперколлайдеров. Эти космические объекты, обладающие колоссальной гравитацией и скоростью вращения, способны разгонять частицы до энергий, недостижимых в земных условиях.

Профессор астрофизики Университета Джонса Хопкинса и Оксфорда Джозеф Силк, один из авторов исследования, поясняет, что быстро вращающиеся черные дыры выбрасывают струи плазмы, которые могут содержать следы неуловимых частиц. «Если сверхмассивные черные дыры генерируют высокоэнергетические частицы в результате столкновений протонов, то мы можем зафиксировать их на Земле», — говорит Силк.

Ученые обратились к черным дырам в качестве более дешевой и естественной альтернативы дорогостоящим установкам для поиска темной материи

Источник: Unsplash

Ученые предполагают, что частицы, ускоренные гравитационным полем черной дыры, могут достигать энергий, сравнимых с теми, что планируется получить в будущих суперколлайдерах. Это открывает принципиально новые возможности для изучения темной материи и других фундаментальных явлений.

«Разница между искусственным коллайдером и черной дырой в том, что последние находятся на огромном расстоянии от нас, — отмечает Силк. — Однако высокоэнергетические частицы способны преодолевать космические просторы и достигать Земли, где их можно зарегистрировать с помощью существующих обсерваторий».

Для обнаружения таких частиц могут быть использованы детекторы, такие как нейтринная обсерватория IceCube на Южном полюсе или средиземноморский телескоп KM3NeT, который уже фиксировал рекордно энергичные нейтрино.

Исследование также указывает на то, что газовые потоки, падающие в черную дыру, могут получать дополнительную энергию от ее вращения, что приводит к еще более мощным столкновениям частиц. Некоторые из этих частиц поглощаются горизонтом событий, но другие выбрасываются в космос с колоссальной скоростью. Ученые выяснили, что энергия этих частиц может быть сопоставима с той, которую планируется достичь в будущих суперколлайдерах.

Ранее американские астрофизики из Массачусетского технологического института нашли необъяснимо массивные черные дыры в квазарах, существовавших, когда Вселенной было меньше миллиарда лет.