新研究:科學家可利用黑洞作為超級對撞機

2025-06-09 | 來源: 大紀元 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

在研究資金大幅削減的情況下，科學家提議使用黑洞作為粒子對撞機，而不是花費钜資在地球上建造像歐洲大型強子對撞機（Large Hadron Collider）這樣的昂貴設施。

美國約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins University）在6月3日發布的新聞稿中指出，該校對超大質量黑洞的一項新研究發現，超大質量黑洞可作為天然粒子對撞機，取代昂貴的人造設施。由於聯邦政府資金削減，科學家可能會轉向利用黑洞以更便宜、更自然的方式取代昂貴的設施來尋找暗物質等難以捉摸的粒子。這些粒子擁有可揭示宇宙最深層秘密的線索。

這項發現可能有助於彌補歐洲大型強子對撞機等研究設施所需的數十億美元的開支和數十年的建設成本。位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織（CERN）的大型強子對撞機是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。

這項研究的報告撰寫人之一、約翰霍普金斯大學和英國牛津大學（University of Oxford）的天文物理學教授西爾克（Joseph Silk）表示，人們對大型強子對撞機所寄予的厚望之一是它能夠產生暗物質粒子，但科學家目前還沒有看到任何證據。

正因為如此，科學家正在討論建造一個更強大的版本，亦即下一代超級對撞機。但他們必須投入300億美元、等待40年才能建成這座超級對撞機。而大自然或許能讓人們借由超大質量黑洞一窺未來。

粒子對撞機系以接近光速的速度將質子和其它次原子粒子相撞，以揭示物質最基本的本質。碰撞產生的微弱能量閃光和碎片可能會顯示先前未被發現的粒子，包括可能構成暗物質的粒子。暗物質是宇宙中至關重要卻又神秘莫測的組成部分，科學家迄今仍未偵測到它的存在。

黑洞可以像行星一樣圍繞著轉軸旋轉，但在其強大引力場的作用下，它的旋轉速度會快得多。科學家逐漸發現，有些位於星系中心的快速旋轉超大質量黑洞會釋放出巨大的電漿（又稱等離子體）爆發，這可能是由其自旋能量和周圍吸積盤驅動的噴流所造成的。這項新研究表明，這些事件可能產生與人造超級對撞機相同的結果。

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該研究顯示，在黑洞附近猛烈撞擊的“氣流”會從黑洞自旋中吸取能量，其劇烈程度遠遠超出科學家的想像。在快速旋轉的黑洞附近，這些粒子會發生混亂的碰撞。盡管過程並不完全相同，但與科學家利用強磁場在高能量粒子對撞機的圓形隧道中加速粒子所產生的碰撞類似。

西爾克說：“我們計算了這些粒子束的能量——與超級對撞機的能量相當，甚至更高。很難說它們的極限是多少，但它們的能量肯定達到了我們計劃建造的最新超級對撞機的能量水平，因此它們肯定能給我們帶來互補的結果。”

西爾克提到，為了探測這些高能量粒子，科學家可以利用已經在追蹤超新星、大規模黑洞噴發和其它宇宙事件的天文台。

他說：“超級對撞機和黑洞的區別在於黑洞距離我們很遠，但無論如何，這些粒子最終都會到達我們這裡。”

上述研究成果於6月3日發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。