美研究人員認為存在微型黑洞 體積比原子還小
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- 時間:2011-5-28 10:54:44 來源:網易探索
核心提示：位于美國加州紅木市的哈爾西恩（Halcyon）分子生物技術公司公布了一項研究成果，認為宇宙中的存在著幽靈一般的微型黑洞，它們每天都會從地球中穿過，而由于其體積比原子還要小，所以沒有人會感覺到它們的存在。
位于大型強子對撞機中的“阿特拉斯（ATLAS）”探測器
近日，位于美國加州紅木市的哈爾西恩（Halcyon）分子生物技術公司公布了一項研究成果，認為宇宙中的存在著幽靈一般的微型黑洞，它們每天都會從地球中穿過，而由于其體積比原子還要小，所以沒有人會感覺到它們的存在。在此之前，曾有理論認為大型強子對撞機可能會產生黑洞，進而吞噬掉整個地球，“微型黑洞”的提出無疑是對該理論的一種直接否定。
研究報告稱，微型黑洞與人們所熟知的大質量黑洞（就是由大質量恒星滅亡收縮后而形成的天體）有很大區別。盡管微型黑洞的重量與1000輛小轎車的重量相當，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，它們倒是有可能會捕獲一些原子或較大的分子圍繞其進行旋轉，類似于原子捕獲電子和質子的過程。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（簡稱GEA）。“GEA不會對人類造成任何傷害，”研究報告的作者之一阿倫·范德文德（Aaron VanDevender）介紹說，“GEA所捕獲到的原子可能會一起從你身上逃逸或者撞到你，但是你是絕對不會有任何感覺的，因為這對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，進而引發恒星坍塌，最終形成連光都無法逃脫的黑洞。科學家認為，多個大質量黑洞是可以合并成為巨型黑洞的，目前在銀河系已經發現了這種超大質量的黑洞。雖然我們無法看到黑洞的真面目，但是科學家們可以通過高溫氣體進入黑洞時的螺旋形狀推測出黑洞的輪廓，也就是赫赫有名的“黑洞吸積盤”。
同時，“微型黑洞”理論認為，早期的宇宙中存在大量的微型黑洞，它們在不停地進行擴張和冷卻。而它們在宇宙中的存在并不是均勻分布，有些區域比較密集，而有些區域則比較松散，“由于物質的密度是會隨機發生變化的，而有些就有可能形成微型黑洞”，范德文德說。
據物理學家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）的推斷，微型黑洞可能會在宇宙射線的輻射下發生解體，進而被蒸發掉。但是霍金所描述的此類宇宙輻射并沒有被人類觀察到，所以科學界認為目前宇宙中還是存在原始微型黑洞的。根據范德文德和他的父親，桑迪亞國家實驗室（位于新墨西哥州阿爾伯克基）的佩斯•范德文德（J. Pace VanDevender）的計算，每天估計會有一個或兩個微型黑洞穿過地球。
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非常寬廣。范德文德說：“我們認為重力最初其實是一種引力，對于巨型黑洞來說，巨大的引力可以把任何東西都吸進去，但是對于它們來說，同樣需要一個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。當一個微型黑洞捕獲到一個粒子的時候，該粒子距離黑洞表面還有一段距離，所以并不會被吞噬掉。“所以對于GEA來說，周圍的原子是不會被黑洞吞噬掉的，就像電子不會被原子核吞噬掉一樣”，范德文德解釋道。
根據量子力學理論，電子在圍繞原子旋轉時并不遵循固定的軌道，就像行星圍繞太陽旋轉一樣，相對于粒子以云的形式存在于原子核周圍的現象，電子的這種保持適當距離進行旋轉的方式更為穩定。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，這種現象是符合量子力學理論的”。只有在極少數的情況下，當一個原子或分子足夠接近微型黑洞時才會被吞噬掉。根據范德文德的計算，一個微型黑洞要想吞噬掉整個地球，所需要的時間可能要比宇宙的年齡都要長。
微型黑洞周圍的原子穩定么？
馬里蘭大學的天文學家馬西莫·瑞科迪（Massimo Ricotti）則認為微型黑洞捕獲原子的現象還有待研究，他認為，“被微型黑洞捕獲到是非常困難的，因為它們實在是太小了，即時它們通過實體進行移動，但由于它們極為微小的體積，更多的時候它們應該會處于真空狀態。”瑞科迪的主要疑問是原子在被微型黑洞捕獲到之后，能否會產生GEA，因為在較大的地心引力的作用下，原子可能會帶上電荷，而帶電粒子會產生電磁輻射，從而消耗掉粒子的能量，然后就有可能被黑洞吞噬掉。“當然，GEA如果真的存在的話，將會非常有趣，”瑞科迪補充道，“不過關于GEA的穩定性以及其與原子的相關性還有待進一步的研究”。
