马萨诸塞大学阿默斯特分校的物理学家提出，新近在中微子望远镜中观测到的一枚超高能中微子，可能是所谓“准极端原初黑洞”爆炸产生的信号，这一解释指向标准模型之外的潜在新物理机制。

超高能中微子事件引发关注

2023年，位于地中海的KM3NeT实验记录到一枚能量约为 100 PeV（拍电子伏）的中微子。研究团队指出，这一能量远高于以往常见的宇宙中微子事件。

此前，南极的 IceCube 实验曾探测到 5 枚能量超过 1 PeV 的中微子，但尚未发现能量可与 KM3NeT 这一事件相当的个例。报道指出，目前尚未找到能够自然解释这些超高能中微子的已知天体源。

研究人员提出，一种可能的来源是宇宙早期形成并在晚期发生爆炸的原初黑洞。

原初黑洞与霍金辐射

按照现有天体物理图景，常规黑洞通常由大质量恒星在生命末期经历剧烈超新星爆炸后坍缩形成，其质量巨大且在天文学时间尺度上相对稳定。

物理学家斯蒂芬·霍金在 1970 年提出，宇宙大爆炸后不久的原始条件可能产生另一类黑洞，即原初黑洞。这类黑洞目前仍停留在理论层面，被认为与普通黑洞一样具有极高密度，但质量可能远小于迄今观测到的恒星级或更大质量黑洞。

霍金还指出，如果原初黑洞足够炽热，它们可以通过后来被称为“霍金辐射”的机制缓慢释放粒子。马萨诸塞大学阿默斯特分校物理学家 Andrea Thamm 表示，黑洞质量越小，温度越高，辐射出的粒子越多。随着原初黑洞不断蒸发，其质量持续减小、温度升高，辐射强度会急剧增强，最终可能以一次爆炸性事件结束。

Thamm 称，正是这种末期的霍金辐射过程，有望被现有望远镜和探测器捕捉到。如果能够观测到此类爆炸，将有可能在信号中看到所有已知亚原子粒子，包括电子、夸克、希格斯玻色子等已被发现的粒子，以及暗物质粒子等假设粒子，甚至可能涉及目前完全未知的粒子种类。

“准极端原初黑洞”模型

尽管 KM3NeT 已经记录到一枚极高能量的中微子，研究人员指出，IceCube 并未探测到对应事件，甚至没有观测到能量达到其百分之一的类似中微子。这一差异促使团队寻找新的理论框架。

马萨诸塞大学阿默斯特分校物理学家 Joaquim Iguaz Juan 表示，团队提出的“准极端原初黑洞”可能是解释缺失环节。这类黑洞被假设携带一种“暗电荷”，即类似于普通电荷的一种新型电荷，对应一种假设的、质量非常大的“暗电子”。

同校研究人员 Michael Baker 指出，现有文献中存在其他更为简化的原初黑洞模型，而此次提出的暗电荷模型在结构上更为复杂。研究团队认为，这种复杂性可能使其更接近真实情况，并能够统一解释目前看似不一致的实验结果。

Thamm 表示，带暗电荷的原初黑洞具有与传统模型不同的独特性质，其演化和辐射特征与更简单的原初黑洞情形存在差异。团队的计算显示，这一模型可以在不违背现有观测的前提下，给出对 KM3NeT 和 IceCube 数据的共同解释。

或与暗物质问题相关

研究人员还将这一模型与暗物质问题联系起来。Baker 指出，对星系以及宇宙微波背景的观测表明，宇宙中存在某种形式的暗物质，但其具体成分仍未确定。

Iguaz Juan 表示，如果暗电荷这一设定成立，那么宇宙中可能存在数量可观的原初黑洞，这一假设既与其他天体物理观测相容，又有可能解释宇宙中“缺失”的全部暗物质含量。

Baker 称，此次观测到的高能中微子为研究宇宙提供了一个新的观测窗口。研究团队认为，相关实验有望在未来为霍金辐射提供直接证据，帮助确认原初黑洞的存在，并为标准模型之外的新粒子以及暗物质成分提供线索。

相关成果已发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。论文题为《用准极端原初黑洞解释KM3NeT和IceCube的PeV中微子通量》（Explaining the PeV Neutrino Flux of KM3NeT and IceCube with Quasi-Extremal Primordial Black Holes），作者为 Michael J. Baker 等人，在线发表日期为 2025 年 12 月 18 日，DOI 为 10.1103/r793-p7ct。