广东
2023年2月13日，地中海深处的探测器亮了。
不到两微秒，传感器记录了超过28000次光子命中。追溯这阵闪光，研究者估计来者是一颗约220PeV的中微子。
它的来源还没找到。一项新理论提出五维原初黑洞解释，但原初黑洞和额外空间维度都尚未被确认。
两微秒的闪光，怎样追溯到中微子
海底的KM3NeT探测器没有直接看见中微子。它记录的是中微子在附近相互作用后，产生的缪子留下的光。
缪子穿过探测器，沿途发出切伦科夫光。有些感光管接收的光太多，读数甚至饱和。
重建轨迹时，团队还辨认出三次突然的能量释放。它们帮助研究者估算缪子的能量，约为120PeV。再由缪子往回推，中微子的能量估计达到220PeV。
PeV是能量单位，每个PeV相当于千万亿电子伏特。
沿着它来的方向，团队未找到与候选天体的显著对应。活动星系核、伽马射线暴等解释仍在研究中。
五维原初黑洞，是理论物理学家提出的一种解释。
原初黑洞的艺术想象，用发光圆环表现假想的早期黑洞群。
多出来的方向，只有微米尺度
通常说的四维时空，是三个空间方向加上时间。论文里的五维，则是在空间中再加一个方向。
这个方向被设定为微米尺度。一微米是一米的百万分之一，远小于肉眼能分辨的日常物体。
模型把普通粒子所在的四维时空称为“膜”。引力可以进入更大的五维背景空间，普通物质则被限制在膜上。
可以借一张纸来想象这层关系。纸面上的对象只能沿纸面移动，外面却还有一个它无法自由进入的方向。
这张纸只用来类比空间方向。
莱曼学院的安乔多基等人，计算了这种设定下的小黑洞。
他们把量子引力约束加入形成模型，检查哪些黑洞构型能稳定存在。额外维度本身是计算的前提。
它们诞生时，还没有恒星
常见的恒星级黑洞，可由大质量恒星坍缩形成。原初黑洞的设想把诞生时间推到恒星出现之前。
早期宇宙里的高密度区域，可能直接坍缩成黑洞。它们因此可以很小，也不必先经历一颗恒星的生死。
宇宙演化的对照示意。上方先出现恒星，下方路线则设想黑洞早于恒星形成。
团队重点检查了两条形成路径。一条与早期宇宙的相变有关，另一条来自假想的宇宙弦。
宇宙弦是细长的高能缺陷，有点像物理场冷却后留下的“接缝”。
某些宇宙弦形成闭合环后，可能缩小并坍缩成黑洞。
按论文的约束，相变路径中的四维构型可能变得不稳定，转成五维。宇宙弦环形成的黑洞则可以从一开始就是五维。
宇宙弦网络的计算机模拟。白线表示假想宇宙弦，展示模型里细长缺陷的分布。
这些推导还要求，低能尺度没有某些额外的新物理。
活到今天，才有机会留下信号
按霍金蒸发理论，黑洞会发射粒子并逐渐失去质量。黑洞越小，温度越高，临近末期可能释放高能粒子。
同样质量下，五维黑洞可以比四维黑洞更冷、更长寿。
适当参数下，团队算出宇宙弦形成的黑洞寿命可接近138亿年。
这给了早期黑洞活到近代、再蒸发的可能性。海底那颗中微子，便被放进了这个解释框架。
伴随的光也是一条线索。模型允许黑洞在五维背景中发射粒子，再转为膜上的中微子，留下没有对应光子的信号。
如果黑洞靠近膜，直接发射普通粒子，情况就不同。这条路径仍可能产生光子。
接下来要比较的，是更多粒子的能量、方向，以及同一方向有没有光。已知的宇宙加速器，也得接受同样的检验。
海底闪光已经发生，第五维还在模型里。两者之间缺的，是能把其他解释区分开的后续观测。
若再来一颗这样的中微子，你更想知道它来自哪里，还是那里有没有同时发出光？
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