听说过黑洞吗?你可能觉得它们离我们的生活很遥远。但对一些物理学家来说,迟迟找不到的神秘暗物质让他们宁愿相信,黑洞已经穿过了地球,只是我们还没有发现。
一般黑洞的影响
常规黑洞是在恒星耗尽核燃料后形成的。这些黑洞的质量往往比太阳质量更大。如果一颗比太阳还重的黑洞穿过地球,整个太阳系的轨道都会被它搅得乱七八糟。这种打击效果堪比科幻小说《三体》中的光粒,空心小行星
原子大小的原初黑洞可能会被小行星捕获。如果小行星的核心又是熔岩组成的,可能会发生这种情况:小行星中心的熔岩都被核心的原初黑洞吞噬,而外层的岩石空壳则凭借固体的强度抵抗着引力向内坍缩的趋势。最终,这颗小行星会变成一颗空心小行星。
本文计算发现,对于宇宙中常见的物质,比如花岗岩或铁,只要它们的大小不超过地球半径的 1/10,那么材料的强度就可以抵抗引力的拉伸。因此,如果我们在宇宙中发现了密度很低,大小不超过地球半径 1/10 的小行星,就有可能是原初黑洞导致的空心小行星。
细隧道
本文还不满足在太空中寻找原初黑洞,他们甚至想在地球上寻找它们的痕迹。
原初黑洞很有可能在宇宙中快速穿梭。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大约 0.1 微米的隧道。这种隧道太细了,一般不会对我们的身体产生什么影响。
但如果真的观测到这样的细隧道,就说明原初黑洞可能真的存在。研究人员计算发现,平均来说,每 10 亿年能在 10 平方米的截面上留下 0.000001 个这样的隧道。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,用显微镜在上面找直径 1 微米左右的隧道,用这种方式来寻找暗物质的可能——原初黑洞。
疯狂的想法,无奈的现状
不管是认为黑洞已经穿过了地球,还是认为这样低的概率可以接受,物理学家之所以产生这些疯狂的想法,都是因为暗物质。
在解释邻近星系的旋转速度和整个宇宙的演化过程时,暗物质都扮演了不可或缺的角色。我们无法通过电磁波观测到暗物质,却能几乎在所有地方观测到它的引力影响。因此,这种看不见但有引力作用的物质究竟是什么,是物理学家最关心的问题之一。
直到最近几年之前,物理学家还只将探索的重点集中在大质量弱相互作用粒子(Weakly interacting massive particles,WIMP)上。这是一类假想中的粒子,它们与当前粒子物理标准模型基本兼容,并且可以很自然地解释宇宙中暗物质的比例。物理学家设计了大量实验来寻找可能存在的 WIMP,但至今还没有明确的证据表明 WIMP 的存在。
因此,物理学家开始探索其他寻找暗物质的途径,其中就包括寻找原初黑洞。尽管寻找原初黑洞的概率很低,但它仍然是一种可能的解释,值得我们继续探索。
科学的道路漫长而曲折。只有不断地探索和发现,我们才能最终揭开暗物质的秘密。
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