“人造黑洞会成为人类和地球的终结者吗?”,虽然人造黑洞有其理论基础,但是科学家认为以现在的科技水平,即使可以制造出黑洞也不会对地球产生威胁的。
人造黑洞危机黑洞是宇宙中一种非常特殊的天体,通常认为黑洞的中心是一种密度无限大的奇点,奇点产生的引力场强度足以使经过它附近的光被俘获,从而形成包裹奇点的事件视界。人造黑洞的理论基础其实就在于如何产生密度无限大的奇点,随着高能粒子加速器的发展,人造黑洞理论引发了人们的恐慌情绪,
在高能粒子加速器中,两束粒子以接近光速的速度进行对撞,构成粒子的物质由于碰撞效果会持续向碰撞中心塌缩,从而使制造密度无限大的奇点称为可能。
在欧洲大型强子对撞机建造时,由于“人造黑洞”理论被众多媒体广泛传播,一时引发了全球性的恐慌,许多人担心大型强子对撞机的运行会产生黑洞从而吞噬地球。而实际情况是,
欧洲大型强子对撞机自北京时间2008年9月10日下午15:30正式开始运作以来,进行过无数次的碰撞试验,但人造黑洞却从未被检测到。
为什么检测不到人造黑洞在大型强子对撞机中,质子束会被加速到光速的99.9999991%,然后迎头相撞,从而产生上亿度的高温,但是如此高的能量为什么依然检测不到人造黑洞的存在?目前来看主要原因有以下几点:
1、人造黑洞太小
我们知道黑洞奇点处于密度极高的状态,如果用质量非常小的质子去“堆砌”奇点,那么奇点产生的事件视界就非常小了。目前测的质子的质量约为1.6726231×10^-27kg,已知史瓦西半径公式为Rs=2GM/Vc^2,其中Rs为事件视界半径,G为引力常量,M为质子质量,Vc为光速,我们假设在对撞机中有一万个质子实现了完全的碰撞,从而产生出一个迷你黑洞,经过计算可知,这个黑洞的史瓦西半径大约为2.5×10^-50米,这是一个极小的长度,比普朗克尺度(1.6x10^-35米)还要小十多个数量级,也就是说即使大型强子对撞机能够产生人造黑洞,我们也是无法检测到它的,因为它太小了,在这个尺寸下经典的引力与时空开始失效,甚至有学者认为,如果存在这么小的黑洞,即使它穿过整个地球,也不会与任何物质发生碰撞或者其他作用。
2、大型强子对撞机能量太小
在大型强子对撞机中,粒子束的能量可以被提升到70000亿电子伏特,对于我们来说这确实是非常惊人的能量,但是在宇宙中由于各种天体事件产生的高能射线可以达到10^20eV,这些高能射线和粒子猛烈的轰击着地球的高层大气,但是依然没有创造出黑洞。由此可见,大型强子对撞机中粒子束的能量肯定是无法制造出黑洞的,而且在实际的碰撞试验中,对撞机主要是来“撞碎”粒子,从而分析粒子的微观结构与物质组成。
3、霍金辐射
量子理论告诉我们,看似空无一物的真空其实在不停的诞生着虚粒子对,这些虚粒子一起诞生又瞬间互相湮灭,这就产生了一种可能,如果这些虚粒子对产生在黑洞附近,那么诞生的虚粒子对中,可能就有一个虚粒子会被吸进黑洞,而另一个虚粒子会转化为实粒子逃离黑洞,从而使黑洞损失质量,这个过程就是“霍金辐射”猜想。
霍金辐射表明黑洞自身并非“只吃不吐”,随着时间的流逝黑洞也在不断的蒸发自身,已知霍金辐射表达式为T=(hc^3)/(8πkGM),式中T为黑洞温度,M为黑洞质量,二者为反比关系,也就是说黑洞质量越小则黑洞温度越高,而温度越高又会加剧质量的损失,这种“恶性循环”会导致非常微小的“粒子黑洞”在诞生的瞬间就被蒸发殆尽。
结语
虽然高能粒子对撞机有可能制造出黑洞,但是对于目前的技术水平来说,即使能制造出黑洞,这种黑洞也是非常微小的,由于“霍金辐射”效应,这些迷你黑洞在诞生的瞬间可能就蒸发爆炸了,并不会对地球产生威胁。