Черные дыры помогут ученым обнаружить сверхлегкие частицы

Ученые из Амстердамского университета Дэниел Бауманн и Хорнг Шэн Чиа и их коллега Рафаэль Порто из Гамбургского центра DESY в лабораторных условиях провели эксперимент с черной дырой. В процессе они обнаружили появление сверхлегких частиц, которые еще легче, чем вес элементарных частиц. Результаты опубликованы в научном журнале Physical Review D.

Сверхлегкие частицы очень сложно зафиксировать при стандартном ускорении и на датчиках, измеряющих темную материю, однако ученые смогли это сделать благодаря полученным сигналам от гравитационных волн, которые можно обнаружить, когда происходит слияние черных дыр. В природе существуют два вида частиц: фермионы и бозоны. Первый тип составляет все твердое, второй тип - переносит все взаимодействия. Во время сверхизлучения, которое образовывается в процессе быстрого вращения черных дыр, бозоны создают большие конденсаты. «Гравитационным атомом» в мире науки часто называют черную дыру, в которой находится бозоновое облако, так как его форма очень похожа на структуру протон-электрона атома водорода, хотя ее масштабы намного внушительнее.


Атом водорода может «перепрыгнуть» на другой энергетический уровень, если направить на него специальный лазер. Нечто похоже можно наблюдать в гравитационном атоме, при условии, если он стал частью слияния двух черных дыр. Влияние гравитации второй черной дыры сработает, как тот самый «лазер». Ученые смогли измерить уровень гравитационной волны, когда две черные дыры сливаются воедино. По мнению исследователей, наличие изменения энергетических уровней в этом процессе оставляют некий «отпечаток». Именно он и может подтверждать теорию, что бозоновое облако состоит из сверхлегких частиц.