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发布日期:2026-03-03 03:38    点击次数:200

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你是不是合计黑洞离咱们的生计很远处?但对一些物理学家来说,迟迟找不到的暗物资让他们愿意治服,黑洞仍是穿过了地球,仅仅咱们莫得发现。

一般的黑洞是在恒星消耗核燃料后形成的,经该道路产生的黑洞质料一般齐比太阳质料更大。要是一颗比太阳还重的黑洞穿过地球,不要说地球,通盘太阳系的轨说念齐会被它搅得言无伦次,打击效用堪比《三体》中的“光粒”,东说念主类不行能细巧不到——要是说没发现,那也只能能是东说念主类好意思丽在发现这么的黑洞之前就仍是被它败坏了。

黑洞念念象图(图片开头:pixabay)

原初黑洞

但最近一篇发表在《暗全国物理学》(Physics of the Dark Universe)上的论文将眼力投向了另一种黑洞,原初黑洞(primordial black hole)。这种黑洞是全国大爆炸时,因为局部密度涨落产生的袖珍黑洞,这么的黑洞质料可能只极端于一颗小行星,体积则只好一颗原子大小。咱们不雅测不到这么的黑洞,但它会对外有引力作用,亦然暗物资的候选因素。

论文认为,要是全国中真的存在原初黑洞,那它可能在全国中催生一些空腹小行星,也有可能在地球的陈腐岩石中留动径直的细简约,咱们不错通过这些激昂来寻找原初黑洞。

原初黑洞清楚图(图片开头:NASA)‍‍

原子大小的原初黑洞可能会被小行星拿获,要是小行星的中枢又是熔岩构成的,那么就可能产生一种情况:小行星中心的熔岩齐被中枢的原初黑洞吞并,外层的岩石空壳因为是固体,凭借着本人的强度抵御着引力向内坍缩的趋势。最终,这颗小行星会变成一颗空腹小行星。论文计较发现,关于全国中常见的物资,比如花岗岩或铁,只须它们的大小不朝上地球半径的 1/10,那么材料的强度就不错抵御引力的拉伸。是以,要是咱们在全国中发现了密度很低,大小不朝上地球半径 1/10 的小行星,就有可能是原初黑洞导致的空腹小行星。

事情到这里看起来还算老例天文体的限度,但论文并不原意在天外中寻找原初黑洞,他们甚而念念在地球上寻找原初黑洞的印迹。

原初黑洞很有可能会在全国中快速穿梭,要是一颗质料 10²² 克的原初黑洞穿过地球,那它可能会在刚性物体中留住一条直径省略 0.1 微米的简约。毋庸怕,这么的原初黑洞穿过东说念主体的概率尽头低,就算它真的穿过东说念主体,因为相对速率很高,反而变成的自便很小,这么的简约太细了,不会对咱们的身段产生什么影响。

但要是真的不雅测到这么的细简约,就确认原初黑洞可能真的存在。斟酌东说念主员计较发现,平均来说,每 10 亿年能在 10 畴昔米的截面积上留住 0.000001 个这么的简约。斟酌东说念主员清楚,这么的概率关于寻找暗物资来说是不错领受的。大概咱们不错搁置一些大面积的金属板,用显微镜在上头找直径 1 微米操纵的简约,用这种气象来寻找暗物资的可能——原初黑洞。

猖獗的念念法,无奈的近况

‍‍岂论是认为黑洞仍是穿过了地球,如故认为这么低的概率不错领受。究竟是东说念主性的歪曲,如故说念德的沦丧,让物理学家产生了这么猖獗的念念法?其实,澈底是被暗物资逼的。

在天文体家的眼中,不论是为了确认“附近”星系的旋转速率,如故为了确认通盘全国的演化流程,暗物资早已成了不行或缺的一环。咱们无法通过电磁波不雅测到这种物资,却能确凿在通盘方位不雅测到它的引力影响。是以,这种看不见,但又有引力作用的物资究竟是什么,是物理学家最存眷的问题之一。

直到最近几年之前,物理学家还只将探索的重心汇集在大质料弱相互作用粒子(Weakly interacting massive particles,WIMP)上。这是一类假念念中的粒子,它们与刻下粒子物理方法模子基本兼容,况兼不错很天然地确认全国中暗物资的比例。物理学家计划了无数执行来寻找可能存在的 WIMP,比如我国的 PandaX 执行和意大利的 XENON 执行,他们齐是用液氙来寻找暗物资。暗物资要是穿过液氙,就有可能诱发液氙闪光。科学家不错字据液氙闪光的次数、频率反过来臆测暗物资和氙原子相互作用的概率,这在物理上被称为碰撞截面,反应了暗物资粒子的一些基础属性。

但环节的问题是,天然暗物资探伤执行的精度越来越高,咱们却仍然找不到任何一种 WIMP。甚而因为咫尺执行对 WIMP 碰撞截面的为止太过精准,一些经典的 WIMP 候选仍是被排斥了。

本年 11 月,我国PandaX 执行和意大利XENON执行永诀在《物理驳斥快报》(Physical Review Letters)上发表论文,清楚这两项执行可能仍是探伤到了太阳中微子配景。太阳发出的中微子相通也有碰撞截面,会对执行精度产生影响。天然执行置信度齐不高,PandaX 执作为 2.64σ,XENON 执作为 2.73σ,并未达到 5σ 的方法,但这顺应斟酌东说念主员的斟酌,他们对此充满了信心。

PandaX 和 XENON 执行可能仍是不雅测到了太阳中微子配景(图片开头:APS/Alan Stonebraker)

但问题的环节是,科学家在找到暗物资之前先不雅测到了太阳的中微子配景,这标明暗物资的信号比太阳中微子还弱。要是进一步进步不雅测精度寻找暗物资,太阳中微子的信号又会成为显贵的侵略,进一步增大暗物资的寻找难度。

是以,物理学家不得不沟通 WIMP 以外的暗物资可能。最近一段时分,多样寻找暗物资的新念念法层见叠出开云体育,举例轴子、原初黑洞甚而还有废弃暗物资的修改牛顿能源学表面(MOND)。而本文提到的原初黑洞,亦然他们的念念法之一。



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