Федеральное финансирование науки сокращается, и это ставит под угрозу десятилетия исследований. Но ученые нашли неожиданного союзника — черные дыры. Новое исследование Университета Джонса Хопкинса показывает, что эти космические монстры могут заменить дорогие установки вроде Большого адронного коллайдера (БАК) в поисках темной материи и других загадочных частиц.

БАК — это 27-километровый кольцевой тоннель, где сталкивают протоны почти со скоростью света, пытаясь разгадать тайны материи. Он помог совершить прорывы не только в физике, но и в медицине, интернете, компьютерах. Но теперь строится новый, еще более мощный коллайдер за 30 млрд долларов — и ждать его придется лет 40.

Пока мы копим деньги и строим, природа уже создала свои «ускорители» — сверхмассивные черные дыры, — говорит Джозеф Силк, астрофизик из Оксфорда и соавтор исследования.

Черные дыры вращаются с чудовищной скоростью, и их гравитация разгоняет частицы до невероятных энергий. Иногда они выстреливают струями плазмы — это и есть природный аналог коллайдера.

Исследование опубликовано в издании Physical Review Letters.

Если черные дыры сталкивают частицы так же мощно, как наши установки, то некоторые из них долетают до Земли. Мы можем поймать их детекторами — и, возможно, среди них окажется темная материя, — объясняет Силк.

Ученые предлагают использовать уже существующие обсерватории, такие как IceCube на Южном полюсе или KM3NeT в Средиземном море. Да, черные дыры далеко, но их «выстрелы» преодолевают космос и могут дать нам ключи к разгадке Вселенной.

Это исследование переворачивает представление о том, как следует изучать фундаментальную физику. Вместо того чтобы тратить миллиарды и десятилетия на постройку гигантских ускорителей, можно использовать естественные «лаборатории» — черные дыры.

Это:

• Экономия ресурсов — не нужно строить новые коллайдеры.
• Новые данные — энергии в черных дырах могут быть выше, чем в любом рукотворном ускорителе.
• Междисциплинарность — астрофизика и физика частиц объединяются, что может привести к неожиданным открытиям.

Главная проблема — сигналы от черных дыр крайне сложно отделить от фонового космического шума. Даже если высокоэнергетические частицы долетают до Земли, их происхождение трудно доказать. Кроме того, черные дыры — ненадежные «ускорители»: их активность непредсказуема, в отличие от контролируемых экспериментов в коллайдерах.

Ранее ученые предложили новую теорию жизни и смерти звезд.