La « particule fantôme » incroyablement puissante qui a percuté la Terre pourrait provenir d'un trou noir en explosion – et elle pourrait bouleverser à la fois la physique des particules et la cosmologie.

Une « particule fantôme » incroyablement puissante qui a récemment percuté la Terre pourrait avoir proviennent d’un type rare de trou noir explosifaffirment les chercheurs.

Si cela est vrai, l’événement extraordinaire pourrait prouver une théorie qui pourrait bouleverser notre compréhension des deux physique des particules et matière noireaffirme l’équipe. Cependant, ce n’est qu’une théorie et il n’existe aucune preuve directe pour confirmer que c’est effectivement ce qui s’est passé.

Début 2023, des chercheurs du télescope à neutrinos au kilomètre cube (KM3NeT) – un vaste ensemble de capteurs nouvellement construits au fond de la mer Méditerranée – ont détecté un neutrino, une particule fantomatique qui n’a presque pas de masse et n’interagit pas facilement avec la plupart des matières.

En plus de l’étrangeté typique des neutrinos, cette particule spécifique se distinguait par son intensité inhabituelle. Il a frappé notre planète avec un énergie estimée jusqu’à 220 quadrillions d’électrons-voltsqui est au moins 100 fois plus puissant que tout autre neutrino détecté à ce jour et environ 100 000 fois plus puissant que tout ce qui est observé dans les accélérateurs de particules fabriqués par l’homme, comme le Grand collisionneur de hadrons du CERN.

Expliquer l’impossible

Au départ, les chercheurs ne savaient pas exactement ce qui avait provoqué l’apparition de cet « impossible » neutrino. Il est peut-être né lorsqu’un rayon cosmique est entré dans l’atmosphère terrestre, libérant un cascade de particules à haute énergie qui pleuvait à la surface de la planète. Cependant, sa puissance sans précédent a conduit les experts à supposer qu’elle devait provenir d’un événement cosmique de haute énergie que nous ne comprenons pas entièrement.

Dans le nouvel article, qui a été accepté pour publication dans la revue Lettres d’examen physiqueun groupe de recherche pense avoir enfin identifié ce qui a réellement donné naissance au neutrino : un trou noir primordial (PBH) explosif.

Les PBH sont une classe hypothétique de trous noirs extrêmement petits – allant potentiellement de la taille d’un atome à une tête d’épingle – et qui remontent probablement à l’Antiquité. premiers instants après le Big Bang. Le concept a été popularisé pour la première fois par le physicien britannique Stephen Hawking au début des années 1970, qui a également laissé entendre que ces singularités miniatures émettent de grandes quantités de particules à haute énergiesurnommé rayonnement Hawking, alors qu’ils s’évaporaient lentement. En théorie, cela signifierait également qu’ils ont la capacité d’exploser.

« Plus un trou noir est léger, plus il devrait être chaud et plus il émettra de particules », co-auteur de l’étude Andrea Thammphysicien théoricien à l’Université du Massachusetts à Amherst, a déclaré dans un déclaration. « À mesure que les PBH s’évaporent, ils deviennent de plus en plus légers et donc plus chauds, émettant encore plus de rayonnements dans un processus incontrôlable jusqu’à l’explosion. »

L’un des plus grands mystères entourant cet impossible neutrino, outre son immense puissance, est qu’il n’a pas été observé par d’autres détecteurs de neutrinos dans le monde, comme l’observatoire de neutrinos IceCube. enfoui sous la surface glacée de l’Antarctique. Étant donné que les PBH sont censé être assez courant dans tout l’univers, on pourrait raisonnablement s’attendre à ce que des particules de puissance similaire aient également été détectées avant ou depuis cette éventuelle découverte, d’autant plus que le nombre de détecteurs de neutrinos augmente rapidement.

Les chercheurs ont expliqué que cela était dû au fait que le neutrino était émis par un type spécial de PBH, appelé PBH quasi-extrême, qui possède une « charge sombre » – une version de la force électrique régulière qui comprend une version hypothétique très lourde de l’électron appelée « électron sombre ».

Les propriétés sombres de ce type théorique de PBH rendent moins probable la détection des explosions de ces trous noirs, ont suggéré les chercheurs. Il se peut également que certains des neutrinos les moins puissants détectés à ce jour soient des détections partiellement incomplètes de ces événements, ont-ils ajouté.

« Un PBH avec une charge sombre a des propriétés uniques et se comporte d’une manière différente des autres modèles PBH plus simples », a déclaré Thamm. « Nous avons montré que cela peut fournir une explication à toutes les données expérimentales apparemment incohérentes. »

Bouleverser la compréhension cosmique

Bien que la nouvelle recherche fasse allusion à l’existence de PBH quasi-extrémaux, elle ne les confirme pas ni ne prouve qu’ils explosent comme le pensent les chercheurs. (Les PBH régulières n’ont jamais été directement observées non plus, bien qu’il existe un un fort consensus sur leur existence.)

Cependant, l’équipe est convaincue qu’il ne faudra pas longtemps pour prouver que ces sombres explosions sont réelles. Le même groupe de recherche a récemment prédit que il y a 90% de chances nous verrons la première explosion quasi-extrême du PBH d’ici 2035, ce qui serait extrêmement excitant pour deux raisons principales.

Premièrement, ces explosions seraient si puissantes qu’elles émettraient probablement « un catalogue définitif de toutes les particules subatomiques existantes », y compris des entités connues, comme le boson de Higgs; particules théorisées, comme les gravitons ou tachyons voyageant dans le temps; et « tout ce qui est, jusqu’à présent, totalement inconnu de la science », écrivent les chercheurs dans le communiqué.

Les chercheurs, ainsi que plusieurs autres équipes dans les domaines de la physique et cosmologieretiennent désormais collectivement leur souffle pour voir quand la première explosion pourrait être détectée.

Cet « événement incroyable » ouvrirait une « nouvelle fenêtre sur l’univers » et nous aiderait à « expliquer ce phénomène autrement inexplicable », auteur principal de l’étude. Michel Boulangerphysicien théoricien à l’UMass Amherst, a déclaré dans le communiqué.

Sources des articles

Baker, MJ, Iguaz Juan, J., Symons, A. et Thamm, A. (2025). Expliquer les flux de neutrinos PeV à KM3NeT et IceCube avec des trous noirs primordiaux quasi-extrémaux. Lettres d’examen physique. https://doi.org/10.1103/r793-p7ct

Anissa Chauvin

Je m'appelle Anissa, rédactrice passionnée au cœur battant pour Reveil Citoyen Media. Mon parcours, de la plume lycéenne aux salles de rédaction, est guidé par une curiosité insatiable et le désir ardent de révéler les vérités cachées. Chaque article que je rédige est une invitation à réfléchir, à questionner et, surtout, à agir pour un monde meilleur.

La « particule fantôme » incroyablement puissante qui a percuté la Terre pourrait provenir d’un trou noir en explosion – et elle pourrait bouleverser à la fois la physique des particules et la cosmologie.

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