雷曼学院的物理学家提出了一个令人惊讶的理论，即来自早期宇宙的原始黑洞可能提供了存在于我们可观测宇宙之外的隐藏第五维度的证据。
研究人员在《物理评论 D》杂志上发表了他们的发现，表明这些在大爆炸后形成的微小黑洞具有可以延伸到他们所谓的“黑暗维度”的引力。
他们的计算表明，如果存在这样的第五维，任何原初黑洞都将具有五维属性，而不是普通黑洞的四维属性。理论上，这些奇异物体今天可能仍存在于我们的宇宙中，其寿命相当于 138 亿宇宙年。
研究人员甚至提出，他们的理论可以在 2023 年由地中海海底的 KM3NeT 中微子探测器捕获到一个令人难以置信的高能“幽灵粒子”。
除了定义我们日常经验的高度、宽度、深度和时间等常见维度之外，理论物理学家提出还存在一个无法直接观察到的额外空间维度。
为了说明这个概念，研究团队提供了一个类比：考虑在平面页面上绘制的图片。从这个英雄的角度来看，只有三个维度——长度、宽度和时间进度。他们无法在纸上抬起自己，觉得身高的概念难以理解。
同样，我们的宇宙可以被认为是一个四维薄片，或者用科学术语来说是“膜”，嵌入到一个更大的五维空间中，称为“多重”。
这个额外的维度在我们的四维框架中仅测量一微米——大约是红细胞宽度的十分之一。尽管没有直接证据证明这个“黑暗维度”的存在，但许多处理电磁学和重力的理论框架在包含第五维度时表现出更好的数学一致性。
当考虑像原始黑洞这样极其紧凑但引力很强的物体如何与这样一个超维度平面相互作用时，真正的阴谋就开始了。
传统的黑洞是在数十到数百个太阳质量的超大质量恒星耗尽其核燃料并受到引力作用时形成的，从而产生超致密的残余物。
相比之下，原始黑洞是通过完全不同的机制形成的。科学家认为，这些物体直接由湍流、快速冷却的物质形成，这些物质在大爆炸后仅一秒就形成了新生的宇宙——早在任何恒星形成之前。
这些古老的物体涵盖了广泛的范围。最小的重量可以比回形针轻 100,000 倍，而最大的重量可以超过太阳的质量。
尽管原始黑洞仍未被直接观测发现，但它代表了暗物质的一种可能解释——暗物质是一种占宇宙总质能 27% 的神秘物质。
他们假设的早期宇宙中极端区域的形成使它们成为了解宇宙缺失物质的重要候选者。
雷曼学院团队在五维框架中考虑了两种不同的黑洞形成场景。
根据第一个假设，这些物体是由早期宇宙中极其致密的物质区域形成的，当空间温度降低时，这些物质会经历引力塌缩。研究人员的计算表明，虽然此类黑洞最初表现出四维行为，但它们的小尺寸破坏了这种结构的稳定性，迫使它们转变为五维物体。
第二种起源方式涉及宇宙弦——时空结构中理论上的一维缺陷，是在早期冷却宇宙的相变过程中形成的，类似于冻结水中的裂缝。当这些宇宙弦的环会聚时，它们可能会在任何恒星结构形成之前直接塌缩成黑洞。
根据该团队的数学分析，源自宇宙弦的太初黑洞最初有五个维度。
因此，如果黑暗维度真的存在，那么所有的原初黑洞都会因为其尺度极小而保留五维特性。
尽管五维黑洞似乎完全是理论上的，但研究小组强调，该假设对可观测现象做出了可检验的预测。
更重要的是，具有五维特性的黑洞蒸发速度比四维黑洞要慢得多。研究人员的计算表明，宇宙弦塌缩产生的原始黑洞在整个宇宙138亿年的历史中可能是相同的。
如此长的寿命意味着这些物体现在可能就在我们周围，并最终在蒸发时在粒子爆炸中消失。
科学家们表示，他们的模型可能可以解释 KM3NeT 仪器于 2023 年在地中海水域检测到的强大中微子。原始五维黑洞的蒸发可以从看似空旷的空间区域释放出这种高能粒子。
然而，研究人员承认，这种特殊的解释远远超出了当前观测能力所能明确证实的范围。
