美研究人員認(rèn)為存在微型黑洞 體積比原子還小
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- 時(shí)間:2011-5-28 10:54:44 來源:網(wǎng)易探索
核心提示：位于美國加州紅木市的哈爾西恩（Halcyon）分子生物技術(shù)公司公布了一項(xiàng)研究成果，認(rèn)為宇宙中的存在著幽靈一般的微型黑洞，它們每天都會(huì)從地球中穿過，而由于其體積比原子還要小，所以沒有人會(huì)感覺到它們的存在。
位于大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中的“阿特拉斯（ATLAS）”探測(cè)器
近日，位于美國加州紅木市的哈爾西恩（Halcyon）分子生物技術(shù)公司公布了一項(xiàng)研究成果，認(rèn)為宇宙中的存在著幽靈一般的微型黑洞，它們每天都會(huì)從地球中穿過，而由于其體積比原子還要小，所以沒有人會(huì)感覺到它們的存在。在此之前，曾有理論認(rèn)為大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生黑洞，進(jìn)而吞噬掉整個(gè)地球，“微型黑洞”的提出無疑是對(duì)該理論的一種直接否定。
研究報(bào)告稱，微型黑洞與人們所熟知的大質(zhì)量黑洞（就是由大質(zhì)量恒星滅亡收縮后而形成的天體）有很大區(qū)別。盡管微型黑洞的重量與1000輛小轎車的重量相當(dāng)，但它們的體積卻比原子還要小，如此大小的黑洞是不可能吞噬掉地球上的任何東西的，它們倒是有可能會(huì)捕獲一些原子或較大的分子圍繞其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，類似于原子捕獲電子和質(zhì)子的過程。所以研究人員將微型黑洞稱之為是一種與原子等同的軌道物質(zhì)（簡稱GEA）。“GEA不會(huì)對(duì)人類造成任何傷害，”研究報(bào)告的作者之一阿倫·范德文德（Aaron VanDevender）介紹說，“GEA所捕獲到的原子可能會(huì)一起從你身上逃逸或者撞到你，但是你是絕對(duì)不會(huì)有任何感覺的，因?yàn)檫@對(duì)于人類來說真的是微不足道的。”
微型黑洞是宇宙的起源？
大質(zhì)量黑洞一般形成于恒星滅亡后，恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，進(jìn)而引發(fā)恒星坍塌，最終形成連光都無法逃脫的黑洞。科學(xué)家認(rèn)為，多個(gè)大質(zhì)量黑洞是可以合并成為巨型黑洞的，目前在銀河系已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種超大質(zhì)量的黑洞。雖然我們無法看到黑洞的真面目，但是科學(xué)家們可以通過高溫氣體進(jìn)入黑洞時(shí)的螺旋形狀推測(cè)出黑洞的輪廓，也就是赫赫有名的“黑洞吸積盤”。
同時(shí)，“微型黑洞”理論認(rèn)為，早期的宇宙中存在大量的微型黑洞，它們?cè)诓煌５剡M(jìn)行擴(kuò)張和冷卻。而它們?cè)谟钪嬷械拇嬖诓⒉皇蔷鶆蚍植迹行﹨^(qū)域比較密集，而有些區(qū)域則比較松散，“由于物質(zhì)的密度是會(huì)隨機(jī)發(fā)生變化的，而有些就有可能形成微型黑洞”，范德文德說。
據(jù)物理學(xué)家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）的推斷，微型黑洞可能會(huì)在宇宙射線的輻射下發(fā)生解體，進(jìn)而被蒸發(fā)掉。但是霍金所描述的此類宇宙輻射并沒有被人類觀察到，所以科學(xué)界認(rèn)為目前宇宙中還是存在原始微型黑洞的。根據(jù)范德文德和他的父親，桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室（位于新墨西哥州阿爾伯克基）的佩斯•范德文德（J. Pace VanDevender）的計(jì)算，每天估計(jì)會(huì)有一個(gè)或兩個(gè)微型黑洞穿過地球。
小到極致的微型黑洞
最新的研究表明，微型黑洞和大型黑洞之間的主要差異就是所謂的“黑洞表面”，黑洞表明可以理解為黑洞引力所覆蓋的范圍，如果有物體接觸到黑洞表面，它肯定就被黑洞吞噬掉，而巨型黑洞的表面會(huì)非常寬廣。范德文德說：“我們認(rèn)為重力最初其實(shí)是一種引力，對(duì)于巨型黑洞來說，巨大的引力可以把任何東西都吸進(jìn)去，但是對(duì)于它們來說，同樣需要一個(gè)巨大的表面來捕獲那些物體。”
與此相反，微型黑洞的表面非常小，其尺寸甚至比原子直徑還小，這就意味著它們可以輕而易舉地穿過地球。當(dāng)一個(gè)微型黑洞捕獲到一個(gè)粒子的時(shí)候，該粒子距離黑洞表面還有一段距離，所以并不會(huì)被吞噬掉。“所以對(duì)于GEA來說，周圍的原子是不會(huì)被黑洞吞噬掉的，就像電子不會(huì)被原子核吞噬掉一樣”，范德文德解釋道。
根據(jù)量子力學(xué)理論，電子在圍繞原子旋轉(zhuǎn)時(shí)并不遵循固定的軌道，就像行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一樣，相對(duì)于粒子以云的形式存在于原子核周圍的現(xiàn)象，電子的這種保持適當(dāng)距離進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式更為穩(wěn)定。同樣，“盡管微型黑洞也是用地心引力來捕獲原子，但黑洞并沒有吞噬原子，這種現(xiàn)象是符合量子力學(xué)理論的”。只有在極少數(shù)的情況下，當(dāng)一個(gè)原子或分子足夠接近微型黑洞時(shí)才會(huì)被吞噬掉。根據(jù)范德文德的計(jì)算，一個(gè)微型黑洞要想吞噬掉整個(gè)地球，所需要的時(shí)間可能要比宇宙的年齡都要長。
微型黑洞周圍的原子穩(wěn)定么？
馬里蘭大學(xué)的天文學(xué)家馬西莫·瑞科迪（Massimo Ricotti）則認(rèn)為微型黑洞捕獲原子的現(xiàn)象還有待研究，他認(rèn)為，“被微型黑洞捕獲到是非常困難的，因?yàn)樗鼈儗?shí)在是太小了，即時(shí)它們通過實(shí)體進(jìn)行移動(dòng)，但由于它們極為微小的體積，更多的時(shí)候它們應(yīng)該會(huì)處于真空狀態(tài)。”瑞科迪的主要疑問是原子在被微型黑洞捕獲到之后，能否會(huì)產(chǎn)生GEA，因?yàn)樵谳^大的地心引力的作用下，原子可能會(huì)帶上電荷，而帶電粒子會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，從而消耗掉粒子的能量，然后就有可能被黑洞吞噬掉。“當(dāng)然，GEA如果真的存在的話，將會(huì)非常有趣，”瑞科迪補(bǔ)充道，“不過關(guān)于GEA的穩(wěn)定性以及其與原子的相關(guān)性還有待進(jìn)一步的研究”。
