超轻黑洞作为高能粒子源

‘记忆负担’效应——即系统存储信息量对其稳定性的贡献——在信息存储容量大的系统中尤为重要，例如黑洞。在这些天体中，蒸发过程最多在约释出初始质量的一半后便会停止。因此，质量 $m_{\rm PBH} \lesssim 10^{15}\,\mathrm{g}$ 的轻质原初黑洞 (PBH)，传统上被假设为在当前时刻已完全蒸发，可能实际上存活下来并成为可行的暗物质候选者。 ongoing 的 PBH 合并将产生‘年轻’黑洞，这些黑洞会恢复其蒸发，释放可被当前实验探测到的超高能粒子。所产生的辐射谱在所有标准模型粒子种类下均为热辐射，提供明确且独特的特征。我们证明，如果记忆负担效应在 PBH 释出约一半质量后激活，当前地球上的中子通量测量对此类暗物质候选者（$m_{\rm PBH} \lesssim 10^9\,\mathrm{g}$）施加了强有力限制。这表明记忆负担必须在蒸发的早期阶段启动。与现有限制不同，我们的结果仅依赖于残余质量，不依赖于稳定相的模型相关细节。我们还讨论了通过观测伽马射线、宇宙射线和引力波来细化这些限制的潜力。