Ein vor zweieinhalb Jahren entdecktes Neutrino, das den damaligen Energierekord regelrecht pulverisiert hat, k\u00f6nnte von einem explodierenden Schwarzen Loch stammen. Das meinen zumindest eine Physikerin und ein Physiker des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und erkl\u00e4ren, dass das gleich mehrere grundlegende Fragen der Physik beantworten k\u00f6nnte. Damit h\u00e4tten wir den ersten experimentellen Nachweis f\u00fcr sogenannte primordiale Schwarze L\u00f6cher, die erste Messung der Hawking-Strahlung und einen gewichtigen Hinweis darauf, dass die sogenannte Dunkle Materie gr\u00f6\u00dftenteils auf Schwarze L\u00f6cher zur\u00fcckgeht. Erst vor wenigen Tagen hat eine andere Forschungsgruppe behauptet, dass eine Explosion eines winzigen Schwarzen Lochs l\u00e4ngst nachweisbar sein sollte.<\/p>\n
Nicht zu erkl\u00e4render Rekordfund<\/p>\n
Gefunden wurde das Rekordteilchen<\/a> mit dem europ\u00e4ischen Observatorium Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT) am 13. Februar 2023. Es hatte eine Energie von 220 Petaelektronenvolt, das war mehr als das Zwanzigfache des bis dahin energiereichsten Neutrinos. Diese elektrisch neutralen, weitgehend masselosen Teilchen werden bei besonders energiereichen Ereignissen im All freigesetzt, \u00fcber die sie mehr verraten sollen. Ihr Nachweis ist aber extrem schwierig, weil sie sich beinahe mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und fast nie eine Wechselwirkung mit Atomen eingehen. Deshalb k\u00f6nnen sie sogar die Erde mehr oder weniger ungehindert durchqueren. Nur ganz spezielle Observatorien k\u00f6nnen sie \u00fcberhaupt nachweisen und ihre Eigenschaften ermitteln.<\/p>\n Das Forschungsteam vom MIT meint nun<\/a>, dass das Rekordteilchen beim explosiven Ende eines winzigen Schwarzen Lochs entstanden sein k\u00f6nnte. Dabei beziehen sie sich auf sogenannte primordiale Schwarze L\u00f6cher. Diese winzigen Objekte sind laut den zugeh\u00f6rigen Theorien direkt nach dem Urknall aus der vorhandenen Materie entstanden und nicht wie die anderen aus dem Kollaps von Sternen. Der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort „primordium“ („erster Anfang“) ab. Bislang wurden diese PBH (Abk\u00fcrzung der englischen Bezeichnung) nur theoretisch beschrieben, es ist unklar, ob es sie wirklich gibt. Bislang ist man zudem davon ausgegangen, dass sie vergleichsweise selten explodieren sollten, ein Nachweis w\u00e4re dann extrem unwahrscheinlich.<\/p>\n Dass Schwarze L\u00f6cher nicht komplett unsichtbar sind, sondern Teilchen ausstrahlen sollten, hat der britische Physiker Stephen Hawking erkannt. Nach ihm wurde diese Hawking-Strahlung benannt, aber weil es sich um extrem niedrige Mengen handelt und die gro\u00dfen oder supermassereichen Schwarzen L\u00f6cher sehr weit entfernt sind, galt es bisher als ausgeschlossen, sie nachweisen zu k\u00f6nnen. Sollte es primordiale Schwarze L\u00f6cher geben, w\u00e4re das aber anders. Die winzigen Objekte sollten durch die Abgabe der Teilchen nicht nur schrumpfen, sondern auch immer hei\u00dfer werden. Wenn es am Ende kleiner ist als ein Atom, sollte es in einer finalen Explosion vergehen, erkl\u00e4rt das MIT.<\/p>\n Viel mehr Nachweise n\u00f6tig<\/p>\n Alexandra Klipfel und David Kaiser haben nun errechnet, welche Teilchen bei solchen Explosionen freigesetzt werden sollten. Unter anderem w\u00e4ren das 1020 Neutrinos, die jeweils auf etwa 100 Petaelektronenvolt an Energie kommen. Das ist genau in dem Bereich des Rekordteilchens vom KM3NeT. Die Explosion h\u00e4tte sich demnach in einer Entfernung von 2000 AE ereignet, das ist die zweitausendfache Distanz zwischen Erde und Sonne. Dar\u00fcber hinaus haben die beiden errechnet, wie viele primordiale Schwarze L\u00f6cher in einem bestimmten Gebiet explodieren m\u00fcssten, um \u00e4hnliche Neutrinonachweise<\/a> des Detektors IceCube im Eis der Antarktis zu erkl\u00e4ren. Pro Jahr m\u00fcssten demnach in einem W\u00fcrfel mit der Kantenl\u00e4nge von einem Parsec (3,26 Lichtjahre) in unserem Teil der Milchstra\u00dfe 1000 PBH explodieren.<\/p>\n Noch handele es sich aber um eine Theorie; um sie zu best\u00e4tigen, brauche es deutlich mehr Funde derart energiereicher Neutrinos. Erst vor wenigen Tagen hat ein Forschungsteam von der nicht weit entfernten University of Massachusetts seine Forschungsarbeit vorgestellt, in der es ebenfalls um die finalen Explosionen primordialer Schwarzer L\u00f6cher geht. Diese w\u00fcrden unter bestimmten Umst\u00e4nden viel h\u00e4ufiger explodieren, als bislang angenommen, hie\u00df es darin. Sollte das stimmen, l\u00e4ge die Wahrscheinlichkeit, solch eine in den n\u00e4chsten zehn Jahren beobachten zu k\u00f6nnen, bei \u00fcber 90 Prozent, hie\u00df es dazu. Die zeitgleich am MIT erstellte Forschungsarbeit zu den Neutrinofunden wurde jetzt in den Physical Review Letters ver\u00f6ffentlicht<\/a>.<\/p>\n