尽管黑洞在我们的印象中非常遥远,但一些物理学家认为,暗物质的存在或许表明,黑洞已经穿过地球,只是我们尚未发现。
恒星质量黑洞
常见的黑洞是在恒星耗尽超过地球半径 1/10 的小行星,这有可能是由原初黑洞导致的空心小行星。
地球上的隧道
本文还提出了一种在地球上寻找原初黑洞痕迹的方法。原初黑洞可能会在宇宙中高速穿梭。如果一颗质量为 10²² 克的原初黑洞穿过地球,它可能会在刚性物体中留下一条直径约 0.1 微米的隧道。
尽管这样的原初黑洞穿过人体的概率非常低,但如果真的穿过,由于其相对速度很高,造成的破坏反而很小。这样的隧道太细了,不会对我们的身体产生任何影响。
不过,如果我们真的观测到这样的细隧道,就可能是原初黑洞存在的证据。研究人员计算发现,平均每 10 亿年,每 10 平方米的截面积上会留下 0.000001 个这样的隧道。
研究人员表示,对于寻找暗物质来说,这样的概率是可以接受的。我们或许可以放置一些大面积的金属板,用显微镜在上面寻找直径 1 微米左右的隧道,以此来寻找暗物质的可能——原初黑洞。
疯狂的想法,无奈的现状
无论是认为黑洞已经穿过地球,还是认为低概率的隧道寻找是可以接受的,这些想法都显得有些疯狂。但究其原因,都是由于对暗物质的迫切寻找。
在天文学家的眼中,暗物质对于解释邻近星系的旋转速度和整个宇宙的演化都至关重要。我们无法通过电磁波观测到这种物质,却能几乎在所有地方感受到它的引力影响。因此,这种看不见、但有引力作用的物质是什么,是物理学家最关心的问题之一。
直到最近几年,物理学家一直将探索重点集中在大质量弱相互作用粒子(WIMP)上。WIMP 是一类假想粒子,与当前粒子物理标准模型基本兼容,并可以自然地解释宇宙中暗物质的比例。
物理学家设计了许多实验来寻找可能的 WIMP,例如我国的 PandaX 实验和意大利的 XENON 实验。他们都使用液氙来寻找暗物质。如果暗物质穿过液氙,就有可能引发液氙闪光。科学家可以根据液氙闪光的次数和频率推测暗物质与氙原子的相互作用概率,即碰撞截面,这在物理上反映了暗物质的性质。
迄今为止,这些实验尚未发现明确的 WIMP 信号。这表明,暗物质可能是一种更加难以捉摸的存在。原初黑洞就是一种可能的候选。虽然寻找原初黑洞的概率很低,但对于寻找暗物质来说,物理学家已经别无选择。
发表评论