微型黑洞

微型黑洞

微型黑洞是史蒂文·霍金黑洞論中的一個假設,說宇宙一開始就有很多微型黑洞,大小是一粒米的大小,而質量是地球的幾百倍,一般相當於木星的質量(地球的318倍),如此高質量聚合在這么小的空間,可以不釋放任何被它吸收的物質,所以就說是黑洞。

形成

微型黑洞微型黑洞

微型黑洞是一類廣泛存在的物質,之所以形成有好幾類:

第一類是太初黑洞,只在宇宙大爆炸之後幾微秒記憶體在,因為宇宙還來不及膨脹,而整個宇宙又充滿了光,超高溫超高壓的情況下,是可能造出小黑洞的,不過極小,最多吸收幾十個光子就蒸發了;

第二類是如今的人造黑洞,形成方式跟太初黑洞類似,在我們國家的合肥有一個人造核聚變反應裝置,那個裝置運行的時候也是超高壓高溫的,足夠生成微型黑洞,儘管時間很短,但對於粒子而言,是幾輩子的事情,另外,歐洲的大型強子對撞機,據稱有一次運行時也產生了黑洞,引得千里之外的印度不少人惶惶不安。

第三類是現今宇宙中存在的,很少了,相當於太爺爺輩的,很難觀測,因為既少又小,但是很厲害,通古斯大爆炸一種說法就是小黑洞引發的,我們可以通過兩點觀測,觀察同一片星空,看是否有背景被擋住了來確定小黑洞的位置。

地球上空可能存在微型黑洞

高能宇宙粒子穿過大氣時,可能產生許多異常微小而短命的黑洞,它們爆炸著,如雨般傾瀉在地球上。這是希臘和俄羅斯物理學家最近提出的假設,他們認為可以解釋宇宙射線探測中發現的一種神秘現象。

一些認為宇宙中存在更高維度的物理學家認為,高能宇宙射線與地球大氣分子碰撞時,可能產生微型黑洞。這些黑洞的質量只有10微克左右,並且非常不穩定,可能在10的負27秒這樣短的時間裡爆炸成為一簇粒子。

英國《新科學家》雜誌報導說,希臘克里特大學的塞奧佐魯·托馬拉斯與兩位俄羅斯合作者提出,如果上述微型黑洞產生和湮滅的情景是真的,30多年來一些設定在高山上的宇宙射線探測器發現的神秘“半人馬”現象,就能得到合理解釋。

這種現象的特點是,探測器反常地捕捉到大量帶電的、由夸克組成的粒子,探測器底部捕捉到的粒子比頂部多得多。科學家以神話中頭小身軀大的半人馬來比擬它。過去30年間,高山探測器共發現了超過40次“半人馬”現象。

科學界對此現象提出了多種假說,托馬拉斯等人認為微型黑洞的解釋比較合理。他們推算了高能粒子產生的微型黑洞在探測器附近爆炸時產生的信號,發現與探測器實際記錄到的信號吻合。

如果這一理論是正確的,將有著非常重要的意義:這不僅意味著微型黑洞的確存在,也為高維宇宙理論提供了依據。歐洲粒子物理實驗室將於2007年開始運行的大型強子對撞機,由於能產生能量足夠高的粒子,將可以每天製造出成千上萬的微型黑洞。

質量

原則上,黑洞的質量可以是高過普朗克質量的任何質量。

要製造一個黑洞,我們必須要集中質量或能量到逃脫速率超過光速的程度。這個狀況給出了史瓦西半徑公式,R=2GM/c2,這裡G是牛頓常數,c是光速,M是黑洞的質量。另外,康普頓波長(入=h/Mc,這裡是普朗克常數)代表了質量M在靜止時可以被定位的最小範圍。對足夠小的M,縮小後的康普頓波長超過了史瓦西半徑的一半,而這樣則無法存在有關此黑洞的描述(因為無法被定位)。因此可以推斷出,最小的黑洞質量大約是普朗克質量左右。

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