LHC能制造出”迷你”黑洞吗?

BiscuiT

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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，那么两个相撞的部分子所需的史瓦西半径就会比普朗克长度大了，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。