你是不是合計黑洞離咱們的活命很遠方?但對一些物理學家來說,遲遲找不到的暗物資讓他們開心馴順,黑洞也曾穿過了地球開云kaiyun體育,僅僅咱們莫得發現。
一般的黑洞是在恒星揮霍核燃料后形成的,經該門道產生的黑洞質料一般皆比太陽質料更大。如若一顆比太陽還重的黑洞穿過地球,不要說地球,通盤太陽系的軌談皆會被它攪得前俯后合,打擊收尾堪比《三體》中的“光粒”,東談主類不成能把穩不到——如若說沒發現,那也只能能是東談主類文靜在發現這么的黑洞之前就也曾被它糟塌了。
黑洞念念象圖(圖片開首:pixabay)
原初黑洞
但最近一篇發表在《暗宇宙物理學》(Physics of the Dark Universe)上的論文將眼光投向了另一種黑洞,原初黑洞(primordial black hole)。這種黑洞是宇宙大爆炸時,因為局部密度漲落產生的微型黑洞,這么的黑洞質料可能只終點于一顆小行星,體積則只須一顆原子大小。咱們不雅測不到這么的黑洞,但它會對外有引力作用,亦然暗物資的候選因素。
論文認為,如若宇宙中真的存在原初黑洞,那它可能在宇宙中催生一些空腹小行星,也有可能在地球的陳腐巖石中留動徑直的細簡略,咱們不錯通過這些現象來尋找原初黑洞。
原初黑洞默示圖(圖片開首:NASA)??
原子大小的原初黑洞可能會被小行星拿獲,如若小行星的中樞又是熔巖構成的,那么就可能產生一種情況:小行星中心的熔巖皆被中樞的原初黑洞合并,外層的巖石空殼因為是固體,憑借著自己的強度抵牾著引力向內坍縮的趨勢。最終,這顆小行星會變成一顆空腹小行星。論文計較發現,關于宇宙中常見的物資,比如花崗巖或鐵,只須它們的大小不跨越地球半徑的 1/10,那么材料的強度就不錯抵牾引力的拉伸。是以,如若咱們在宇宙中發現了密度很低,大小不跨越地球半徑 1/10 的小行星,就有可能是原初黑洞導致的空腹小行星。
事情到這里看起來還算成例天體裁的范疇,但論文并不閑散在天際中尋找原初黑洞,他們致使念念在地球上尋找原初黑洞的思路。
原初黑洞很有可能會在宇宙中快速穿梭,如若一顆質料 1022 克的原初黑洞穿過地球,那它可能會在剛性物體中留住一條直徑大致 0.1 微米的簡略。無謂怕,這么的原初黑洞穿過東談主體的概率終點低,就算它真的穿過東談主體,因為相對速率很高,反而形成的碎裂很小,這么的簡略太細了,不會對咱們的體格產生什么影響。
但如若真的不雅測到這么的細簡略,就證明原初黑洞可能真的存在。籌商東談主員計較發現,平均來說,每 10 億年能在 10 平時米的截面積上留住 0.000001 個這么的簡略。籌商東談主員清晰,這么的概率關于尋找暗物資來說是不錯領受的。或者咱們不錯放手一些大面積的金屬板,用顯微鏡在上頭找直徑 1 微米傍邊的簡略,用這種風光來尋找暗物資的可能——原初黑洞。
浪漫的念念法,無奈的近況
??非論是認為黑洞也曾穿過了地球,如故認為這么低的概率不錯領受。究竟是東談主性的誤解,如故談德的淪喪,讓物理學家產生了這么浪漫的念念法?其實,飽脹是被暗物資逼的。
在天體裁家的眼中,無論是為了講明“操縱”星系的旋轉速率,如故為了講明通盤宇宙的演化歷程,暗物資早已成了不成或缺的一環。咱們無法通過電磁波不雅測到這種物資,卻能確鑿在掃數方位不雅測到它的引力影響。是以,這種看不見,但又有引力作用的物資究竟是什么,是物理學家最柔和的問題之一。
直到最近幾年之前,物理學家還只將探索的要點伙同在大質料弱互相作用粒子(Weakly interacting massive particles,WIMP)上。這是一類假念念中的粒子,它們與現時粒子物理圭表模子基本兼容,而況不錯很天然地講明宇宙中暗物資的比例。物理學家盤算推算了無數現實來尋找可能存在的 WIMP,比如我國的 PandaX 現實和意大利的 XENON 現實,他們皆是用液氙來尋找暗物資。暗物資如若穿過液氙,就有可能誘發液氙閃光。科學家不錯憑據液氙閃光的次數、頻率反過來算計暗物資和氙原子互相作用的概率,這在物理上被稱為碰撞截面,反應了暗物資粒子的一些基礎屬性。
但要津的問題是,天然暗物資探傷現實的精度越來越高,咱們卻仍然找不到任何一種 WIMP。致使因為咫尺現實對 WIMP 碰撞截面的為止太過精準,一些經典的 WIMP 候選也曾被摒除了。
本年 11 月,我國PandaX 現實和意大利XENON現實區分在《物理指摘快報》(Physical Review Letters)上發表論文,清晰這兩項現實可能也曾探傷到了太陽中微子配景。太陽發出的中微子雷同也有碰撞截面,會對現實精度產生影響。天然現實置信度皆不高,PandaX 現實為 2.64σ,XENON 現實為 2.73σ,并未達到 5σ 的圭表,但這得當籌商東談主員的掂量,他們對此充滿了信心。
PandaX 和 XENON 現實可能也曾不雅測到了太陽中微子配景(圖片開首:APS/Alan Stonebraker)
但問題的要津是,科學家在找到暗物資之前先不雅測到了太陽的中微子配景,這標明暗物資的信號比太陽中微子還弱。如若進一步升遷不雅測精度尋找暗物資,太陽中微子的信號又會成為顯耀的騷動,進一步增大暗物資的尋找難度。
是以,物理學家不得不辯論 WIMP 除外的暗物資可能。最近一段技巧,各式尋找暗物資的新念念法層出疊現,舉例軸子、原初黑洞致使還有毀掉暗物資的修改牛頓能源學表面(MOND)。而本文提到的原初黑洞開云kaiyun體育,亦然他們的念念法之一。