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LHC能制造出"迷你"黑洞吗?Comments>>

发表于 2010-04-02 18:30 | Tags 标签:,

9706_mini_black_hole_side3月30日,大型强子对撞机(LHC)总能量7万亿电子伏特的两束粒子束成功对撞。LHC的能力理论上有可能制造出“迷你”黑洞吗?制造黑洞更多的是与质量(能量)有关:将质量'压入'半径等于所谓“史瓦西半径”(Schwarzschild radius)的空间中就可以,史瓦西半径是指这样一个半径,特定密度的物体在这个半径下会自行崩溃,黑洞就会形成。英国牛津大学物理系的Cigdem Issever表示,“史瓦西半径的大小与其中的质量多少成正比,也与引力大小成正比,如果要把地球变成黑洞,要把地球的全部质量集中在半径8.9毫米的空间中,而太阳对应的史瓦西半径是3公里”。

如果太阳突然成了黑洞,那会怎么样呢?Cigdem说,“如果把太阳换成相同质量的黑洞,那么实际上我们的太阳系并不会有什么改变,行星轨道将不会变化,因为黑洞制造出的引力场和原先太阳制造出来的一样。不过,太阳系确实会变黑变冷..”

作为物理学家,她会试图在LHC碰撞过程中寻找“迷你”黑洞出现的迹象。多维模型预测说,在高能宇宙射线,甚至是粒子加速器中可能制造出黑洞。如果真的能够制造出它们,就能在实验室中获得对量子引力效应的认识。Cigdem希望对它们的研究可以帮助完善广义相对论与量子物理。

LHC用质子对撞,这些质子是由更小的结构组成的,即所谓的部分子(partons),两个相撞的部分子,比如夸克和胶子所需的史瓦西半径比普朗克长度低至少15个数量级,一般认为普朗克长度是物体间能达到的最近距离。Cigdem表示“这说明在传统物理模型中,两个部分子相撞不可能制造出黑洞,但是有一些模型认为在极短距离下引力会变得非常强,比正常情况下强1038倍,如果这是真的,两个部分子所需的史瓦西半径就足够大了,这样LHC就有可能制造出微型黑洞”。

需要为微型黑洞担心吗?Cigdem表示:“根据史蒂芬霍金的说法,黑洞会马上‘蒸发’,蒸发速度与黑洞质量成反比。天文中的黑洞质量如此之大,以至于蒸发速度可以忽略。与之对比的是,迷你黑洞温度会出奇的高,太阳核心温度约有15,000,000开尔文,而迷你黑洞的温度至少还要再加上42个零。这么高的温度下迷你黑洞几乎会瞬间‘蒸发’到相对来说超级冷的空间中去,迷你黑洞的寿命也就是1纳秒的1048分之一”。如果迷你黑洞真的出现了,它会立刻变为很多粒子,而LHC的ATLAS探测器能够探测到这些粒子。

Cigdem 补充说,“这些粒子施加给探测器的总能量会在几万亿电子伏,粒子数会很多,黑洞如果被制造出来,我们就很难错过发现它们的机会”。

Cigdem 在2010年初去往欧洲核子研究中心(CERN)参与LHC工作。

图示:迷你黑洞示意图,如果对撞中产生了迷你黑洞,就会出现类似的轨迹。这样的小型黑洞会立刻通过一种称为“霍金辐射”的过程衰变为许多粒子。(不过目前似乎还不存在支持霍金辐射的直接证据)
这里有一篇美国著名理论物理学家Michael E. Peskin 2008年8月发表在《Physics》杂志上的文章“大型强子对撞机(LHC)会导致世界末日吗?”

消息来源:英国牛津大学网站3月29日报道

图片来自 英国牛津大学网站

资讯小分队 编辑

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14 Responses to “LHC能制造出"迷你"黑洞吗?”

  1. 5101白水说道:

    把地球压缩到8.9毫米?那是不是地球就是个纯粹的实体了?黑洞是什么组成的?里面有缝隙么?

  2. obuhz说道:

    如果LHC造出了黑洞,霍金就能得诺奖了。

  3. 沿见说道:

    如何可以被制造出来,以后黑洞会不会成为武器?黑洞炸弹?瞬间让一些东西消失?天、、、我科幻了

  4. bk201说道:

    我才说没听说过LHC能撞出黑洞,现在就听说了……好像只是理论上啊。
    黑洞引擎倒是比较实际,感觉造出能当成武器的黑洞需要太多质量了,这对于目前的人类只是神话。

  5. 年轻人说道:

    不知这是不是个错误:“史瓦西半径是指这样一个半径,特定密度的物体在这个半径下会自行崩溃,黑洞就会形成。”
    似乎应该是“特定质量”而不是“特定密度”,因为如果密度特定,似乎半径越小质量就会越小,就不会导致引力大得自我塌陷了吧。

  6. 年轻人说道:

    而且,后面举例说太阳和地球的施瓦希半径不同,也更多是因为总质量差异,而不是密度。

    • 资讯小分队说道:

      原文写的是‘Schwarzschild radius’ – a threshold beyond which gravity causes an object of a certain density to collapse in on itself
      但不知道这里写的density是否是密度,还请各路达人解惑

      查到的结果是,史瓦西半径数值上是rmax=2GM/c2
      rmax是黑洞的最大半径,也称为视界;G为万有引力常数,M为星体质量,c为光速。

      • AleiPhoenix说道:

        The density of a material is defined as its mass per unit volume. The symbol of density is ρ (the Greek letter rho).
        来自google查询结果。即每单位的质量,概念上的确应该是密度。

        个人的理解是,将同质量物体压缩后,密度增大(即单位体积的质量增大),导致引力增大至黑洞产生。

  7. www.26kg.cn说道:

    相信人类的脑袋··一切皆有可能···

  8. henrytian说道:

    我觉得真的是一切皆有可能,只是概率问题。说不定在我们的身体里都会存在黑洞,只是概率非常非常低,规模又非常非常小,所以才不会影响我们的正常生活,我们也无法察觉到而已。

  9. [...] 大型强子对撞机(LHC)对撞成功是上周的重大科技新闻,看着大家个个人心振奋,对LHC充满各种希望和担忧,松鼠想娶奶茶给大家泼了点儿冷水: [...]

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