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〖转载〗 凤凰科技:科学家将制造迷你黑洞,或对地球造成威胁  

2013-03-15 06:11:22|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2013年03月14日 07:08
来源:凤凰科技 作者:严炎刘星

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视频截图显示了两个例子正互相碰撞,扭曲成薄饼的形状,继而形成黑洞。

凤凰科技讯北 京时间3月14日消息,美国太空网报道,近日研究人员表示,利用粒子加速器创造显微镜可见的黑洞所需要的能量远比之前预想的要少得多。如果物理学家在地球上利用有限的能量成功的创造了这些黑洞,这将证明宇宙中额外维度的存在。然而,科学家警告称,产生的黑洞也可可能对地球产生威胁。黑洞产生的引力场非常强大以至于任何东西都无法逃逸,包括光。一般来说,当垂死恒星在自身引力作用下自我坍塌,压缩自身质量后会形成黑洞。

科学家提出的众多宇宙理论暗示了现实额外维度存在的可能性,每一个维度的大小从质子到几毫米之一不等。这些模型表明额外维度导致引力变得更强大,因此原子对撞机可能能够产生足够的能量以形成黑洞。

当世界上最强大的粒子加速器大型强子对撞机问世时,很多科学家不禁思考它是否可能成为“黑洞工厂”,效率之高甚至能达到每秒产生一个黑洞。粒子以高速环绕27千米宽的圆形原子对撞机运行直到与另一个粒子发生撞击产生爆炸性的能量。每个粒子束撞击产生的能量最高相当于400吨重的火车以195千米每小时撞击时产生的能量。

如何产生黑洞?

目前研究人员还未在大型强子对撞机检测到任何黑洞的存在,但科学家对这种理论的可能性仍非常感兴趣。目前科学家利用超级电脑模拟了粒子以接近光速的速度发生碰撞,结果显示形成黑洞所需要的能量远比之前预想的要少得多。

这项发现起源于爱因斯坦的相对论:首先是著名的方程E = mc2,爱因斯坦提出质量与能量是相关的,这意味着粒子的能量越大,也即粒子在对撞机里加速的越快,它的质量变得越大。

其次,爱因斯坦的理论解释了质量导致时空织布的弯曲,产生了我们熟悉的引力现象。随着粒子在离子对撞机里加速前行,它将弯曲时空并将能量集中,原理类似于玻璃透镜聚焦光线。

当两颗粒子发生碰撞,每一个都能将能量聚焦在对方身上。如果科学家利用基于经典相对论的模型——它排除了额外维度的概念——“那么黑洞的形成所需要的能量只有预计的1/3”,美国普林斯顿大学的理论物理学家弗朗斯·普里托里厄斯(Frans Pretorius)说道。

粒子刚发生碰撞正在形成黑洞。

即便如此,传统的物理学认为形成一个显微镜可见的迷你黑洞所需要的能量大约是大型强子对撞机能够提供的能量的千万亿倍。因此,即使实际能量只有预计的1/3,人类仍然无法达到。但是,建立在存在额外维度基础上的情景中,产生黑洞所需要的能量可能要少得多。“但究竟需要多少能量,科学家还尚未做出具体的预测。” 普里托里厄斯说道。

无风险黑洞

虽然黑洞听起来非常可怕,但如果利用地球上的粒子加速器产生人造黑洞,那么这种无穷小的实体对地球几乎不存在任何威胁。“对于利用大型强子对撞机产生微型黑洞存在一个普遍的误解,那便是微型黑洞也会吞噬地球。”普里托里厄斯说道。“从科学的角度,我们几乎可以肯定的说,这几乎是不可能的。”

首先,理论物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)计算出所有黑洞会随着时间的流逝而丢失质量,放射出所谓的霍金辐射。微小黑洞会通过这样的蒸发过程而逐渐收缩,且收缩的速度远比它们吞噬物质成长的速度要快得多,在大量吞噬物质之前它们就已经在一秒分之一的时间内死亡。

即使有人认为霍金的理论是错误的,也即黑洞本身其实是更加稳定的,即便如此微小黑洞还是不会产生任何危险。因为显微镜下观测的微小黑洞是在粒子加速器内形成的,它们应该具备足够的速度逃脱地球引力。不仅如此,倘若有任何微小黑洞被围困,它们因为如此之小以至于想要摧毁地球上1毫克的物质需要花费至少一个世纪的时间。

“这些黑洞如此之小,几乎无法吞噬任何大质量的物质。”普里托里厄斯说道。普里托里厄斯和同事威廉·伊斯特(William East)的这项研究发现发表在3月7日的期刊《物理评论快报》上。(编译/严炎刘星

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