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美研究人员认为存在微型黑洞 体积比原子还小

2011-05-28 10:27:32 来源: 网易探索
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核心提示:位于美国加州红木市的哈尔西恩(Halcyon)分子生物技术公司公布了一项研究成果,认为宇宙中的存在着幽灵一般的微型黑洞,它们每天都会从地球中穿过,而由于其体积比原子还要小,所以没有人会感觉到它们的存在。

美研究人员认为存在微型黑洞 体积比原子还小

位于大型强子对撞机中的“阿特拉斯(ATLAS)”探测器

近日,位于美国加州红木市的哈尔西恩(Halcyon)分子生物技术公司公布了一项研究成果,认为宇宙中的存在着幽灵一般的微型黑洞,它们每天都会从地球中穿过,而由于其体积比原子还要小,所以没有人会感觉到它们的存在。在此之前,曾有理论认为大型强子对撞机可能会产生黑洞,进而吞噬掉整个地球,“微型黑洞”的提出无疑是对该理论的一种直接否定。

研究报告称,微型黑洞与人们所熟知的大质量黑洞(就是由大质量恒星灭亡收缩后而形成的天体)有很大区别。尽管微型黑洞的重量与1000辆小轿车的重量相当,但它们的体积却比原子还要小,如此大小的黑洞是不可能吞噬掉地球上的任何东西的,它们倒是有可能会捕获一些原子或较大的分子围绕其进行旋转,类似于原子捕获电子和质子的过程。所以研究人员将微型黑洞称之为是一种与原子等同的轨道物质(简称GEA)。“GEA不会对人类造成任何伤害,”研究报告的作者之一阿伦·范德文德(Aaron VanDevender)介绍说,“GEA所捕获到的原子可能会一起从你身上逃逸或者撞到你,但是你是绝对不会有任何感觉的,因为这对于人类来说真的是微不足道的。”

微型黑洞是宇宙的起源?

大质量黑洞一般形成于恒星灭亡后,恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,进而引发恒星坍塌,最终形成连光都无法逃脱的黑洞。科学家认为,多个大质量黑洞是可以合并成为巨型黑洞的,目前在银河系已经发现了这种超大质量的黑洞。虽然我们无法看到黑洞的真面目,但是科学家们可以通过高温气体进入黑洞时的螺旋形状推测出黑洞的轮廓,也就是赫赫有名的“黑洞吸积盘”。

同时,“微型黑洞”理论认为,早期的宇宙中存在大量的微型黑洞,它们在不停地进行扩张和冷却。而它们在宇宙中的存在并不是均匀分布,有些区域比较密集,而有些区域则比较松散,“由于物质的密度是会随机发生变化的,而有些就有可能形成微型黑洞”,范德文德说。

据物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的推断,微型黑洞可能会在宇宙射线的辐射下发生解体,进而被蒸发掉。但是霍金所描述的此类宇宙辐射并没有被人类观察到,所以科学界认为目前宇宙中还是存在原始微型黑洞的。根据范德文德和他的父亲,桑迪亚国家实验室(位于新墨西哥州阿尔伯克基)的佩斯•范德文德(J. Pace VanDevender)的计算,每天估计会有一个或两个微型黑洞穿过地球。

小到极致的微型黑洞

最新的研究表明,微型黑洞和大型黑洞之间的主要差异就是所谓的“黑洞表面”,黑洞表明可以理解为黑洞引力所覆盖的范围,如果有物体接触到黑洞表面,它肯定就被黑洞吞噬掉,而巨型黑洞的表面会非常宽广。范德文德说:“我们认为重力最初其实是一种引力,对于巨型黑洞来说,巨大的引力可以把任何东西都吸进去,但是对于它们来说,同样需要一个巨大的表面来捕获那些物体。”

与此相反,微型黑洞的表面非常小,其尺寸甚至比原子直径还小,这就意味着它们可以轻而易举地穿过地球。当一个微型黑洞捕获到一个粒子的时候,该粒子距离黑洞表面还有一段距离,所以并不会被吞噬掉。“所以对于GEA来说,周围的原子是不会被黑洞吞噬掉的,就像电子不会被原子核吞噬掉一样”,范德文德解释道。

根据量子力学理论,电子在围绕原子旋转时并不遵循固定的轨道,就像行星围绕太阳旋转一样,相对于粒子以云的形式存在于原子核周围的现象,电子的这种保持适当距离进行旋转的方式更为稳定。同样,“尽管微型黑洞也是用地心引力来捕获原子,但黑洞并没有吞噬原子,这种现象是符合量子力学理论的”。只有在极少数的情况下,当一个原子或分子足够接近微型黑洞时才会被吞噬掉。根据范德文德的计算,一个微型黑洞要想吞噬掉整个地球,所需要的时间可能要比宇宙的年龄都要长。

微型黑洞周围的原子稳定么?

马里兰大学的天文学家马西莫·瑞科迪(Massimo Ricotti)则认为微型黑洞捕获原子的现象还有待研究,他认为,“被微型黑洞捕获到是非常困难的,因为它们实在是太小了,即时它们通过实体进行移动,但由于它们极为微小的体积,更多的时候它们应该会处于真空状态。”瑞科迪的主要疑问是原子在被微型黑洞捕获到之后,能否会产生GEA,因为在较大的地心引力的作用下,原子可能会带上电荷,而带电粒子会产生电磁辐射,从而消耗掉粒子的能量,然后就有可能被黑洞吞噬掉。“当然,GEA如果真的存在的话,将会非常有趣,”瑞科迪补充道,“不过关于GEA的稳定性以及其与原子的相关性还有待进一步的研究”。(译/易言,译言供网易探索独家稿件,未经许可请勿转载)

张弛 本文来源:网易探索 责任编辑:王晓易_NE0011
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