Physiker erklären das Auftreten eines extrem starken Neutrinos mit einer fünften Dimension

Im Februar 2023 registrierte das KM3NeT-Neutrino-Teleskop, das vor der Küste Siziliens (Italien) gebaut wird, ein ultra-hochenergetisches Teilchen, das der Wissenschaft bisher unbekannt war. Dass dieses Neutrino 35-mal energiereicher war als alle zuvor beobachteten ähnlichen Teilchen, löste in der astrophysikalischen Gemeinschaft großes Interesse aus. Drei Jahre lang untersuchten Wissenschaftler verschiedene Theorien wie Blazare und Kollisionen kosmischer Strahlen, doch keine konnte die aufgeworfenen Fragen vollständig beantworten. In einer neuen wissenschaftlichen Arbeit, die in der Fachzeitschrift Physical Review D veröffentlicht wurde, stellte eine Gruppe um Dieter Lüst vom Max-Planck-Institut für Physik in München die Hypothese auf, dass dieses mysteriöse Teilchen durch die Explosion eines Schwarzen Lochs innerhalb einer fünften Dimension entstanden sein könnte, und nicht in einem anderen Universum. Dies berichtet Ixbt.com berichtet darüber.

Laut ixbt.com handelt es sich um primordiale Schwarze Löcher – hypothetische Objekte, die unmittelbar nach dem Urknall im frühen Universum entstanden sind. Der Theorie von Stephen Hawking zufolge verdampfen sie allmählich und stoßen Teilchen aus. Ein solches Schwarzes Loch mit der Masse eines Asteroiden könnte bis heute überlebt haben, und sein letzter Ausbruch könnte den Neutrinostrom verursacht haben. Vor einem Jahr berechneten Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT), dass ein solches Objekt in einer Entfernung von 2000 astronomischen Einheiten von der Sonne den von KM3NeT registrierten Einschlag verursacht haben könnte. Dass jedoch andere Instrumente keine Photonen registrierten, wurde zum Hauptmanko dieser Version.

Geheimnisse der überlebenden hypothetischen fünften Dimension

Um diesen Widerspruch zu lösen, ergänzten Lüst und seine Kollegen die alte Theorie um das Konzept der „dunklen Dimension“. Nach einer Idee des Experten der Harvard University, Cumrun Vafa, ist die fünfte Dimension ein zusätzlicher Effekt der dunklen Energie, der an jedem Punkt der Raumzeit in Form eines mikrometergroßen Kreises existiert. Sie ist unsichtbar, da alle Wechselwirkungen außer der Gravitation auf eine vierdimensionale Brane beschränkt sind. Befindet sich das explodierende primordiale Schwarze Loch innerhalb dieser Dimension, können physikalischen Gesetzen zufolge nur Neutrinos entweichen, während Photonen nicht nach außen gelangen – was in der Praxis genau so beobachtet wurde.

Dieses Modell bezieht sich wiederum auf Schwarze Löcher, die durch den Kollaps kosmischer Strings entstanden sind. Die hohe Dichte um die Strings herum schuf ausreichende Bedingungen für die Entstehung eines Schwarzen Lochs. Skeptische Wissenschaftler betonen jedoch, dass die Existenz der fünften Dimension noch nicht vollständig bewiesen sei. Dan Hooper, Kosmologe an der University of Wisconsin-Madison, merkte an, dass die Behauptungen der Forscher sehr gewagt und schwer zu verteidigen seien. Zudem wirft die Tatsache, dass der deutlich größere IceCube-Detektor am Südpol in den letzten 15 Jahren kein einziges solches hochenergetisches Neutrino registriert hat, weitere Fragen auf.

Zukünftige Forschung und neue Teleskope

Wissenschaftler glauben, dass bevorstehende Weltraumforschungsprojekte solche Rätsel klären werden. Insbesondere das in Grönland im Bau befindliche Radio-Neutrino-Observatorium wird Neutrinos nicht durch optische Blitze, sondern mittels Radiofrequenzen detektieren. Dies ermöglicht es, die Abstände zwischen den Stationen zu vergrößern und enorme Energien abzudecken. Auch das IceCube-Projekt der zweiten Generation plant, ein Radioantennennetzwerk über eine Fläche von 500 Quadratkilometern auszubreiten. Derzeit gibt es noch andere, erdnahe Erklärungen für den von KM3NeT registrierten Einschlag, wie etwa kosmische Strahlen oder Blazare, doch da keine davon vollständig bewiesen ist, bleibt die Hypothese der Schwarzen Löcher in der fünften Dimension Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen.