新研究：科学家可利用黑洞作为超级对撞机

　　在研究资金大幅削减的情况下，科学家提议使用黑洞作为粒子对撞机，而不是花费钜资在地球上建造像欧洲大型强子对撞机（Large Hadron Collider）这样的昂贵设施。

　　美国约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）在6月3日发布的新闻稿中指出，该校对超大质量黑洞的一项新研究发现，超大质量黑洞可作为天然粒子对撞机，取代昂贵的人造设施。由于联邦政府资金削减，科学家可能会转向利用黑洞以更便宜、更自然的方式取代昂贵的设施来寻找暗物质等难以捉摸的粒子。这些粒子拥有可揭示宇宙最深层秘密的线索。

　　这项发现可能有助于弥补欧洲大型强子对撞机等研究设施所需的数十亿美元的开支和数十年的建设成本。位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。

　　这项研究的报告撰写人之一、约翰霍普金斯大学和英国牛津大学（University of Oxford）的天文物理学教授西尔克（Joseph Silk）表示，人们对大型强子对撞机所寄予的厚望之一是它能够产生暗物质粒子，但科学家目前还没有看到任何证据。

　　正因为如此，科学家正在讨论建造一个更强大的版本，亦即下一代超级对撞机。但他们必须投入300亿美元、等待40年才能建成这座超级对撞机。而大自然或许能让人们借由超大质量黑洞一窥未来。

　　粒子对撞机系以接近光速的速度将质子和其它次原子粒子相撞，以揭示物质最基本的本质。碰撞产生的微弱能量闪光和碎片可能会显示先前未被发现的粒子，包括可能构成暗物质的粒子。暗物质是宇宙中至关重要却又神秘莫测的组成部分，科学家迄今仍未侦测到它的存在。

　　黑洞可以像行星一样围绕着转轴旋转，但在其强大引力场的作用下，它的旋转速度会快得多。科学家逐渐发现，有些位于星系中心的快速旋转超大质量黑洞会释放出巨大的电浆（又称等离子体）爆发，这可能是由其自旋能量和周围吸积盘驱动的喷流所造成的。这项新研究表明，这些事件可能产生与人造超级对撞机相同的结果。

　　该研究显示，在黑洞附近猛烈撞击的“气流”会从黑洞自旋中吸取能量，其剧烈程度远远超出科学家的想像。在快速旋转的黑洞附近，这些粒子会发生混乱的碰撞。尽管过程并不完全相同，但与科学家利用强磁场在高能量粒子对撞机的圆形隧道中加速粒子所产生的碰撞类似。

　　西尔克说：“我们计算了这些粒子束的能量——与超级对撞机的能量相当，甚至更高。很难说它们的极限是多少，但它们的能量肯定达到了我们计划建造的最新超级对撞机的能量水平，因此它们肯定能给我们带来互补的结果。”

　　西尔克提到，为了探测这些高能量粒子，科学家可以利用已经在追踪超新星、大规模黑洞喷发和其它宇宙事件的天文台。

　　他说：“超级对撞机和黑洞的区别在于黑洞距离我们很远，但无论如何，这些粒子最终都会到达我们这里。”

　　上述研究成果于6月3日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

　　在面临研究资金短缺的情况下，科学家提议使用黑洞作为粒子对撞机，以寻找暗物质等难以捉摸的粒子。此为黑洞示意图。(Shutterstock)