藝術(shù)概念圖，展示了一個(gè)黑洞。軸粒子能夠在黑洞周?chē)e聚并放射出引力波
軸粒子崩潰時(shí)，時(shí)空中將出現(xiàn)能夠在地球上探測(cè)到的波動(dòng)
北京時(shí)間6月26日消息，維也納技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家表示，他們找到了一種搜尋此前未被發(fā)現(xiàn)的粒子的新方式——利用黑洞。他們搜尋的粒子是假設(shè)中存在的軸粒子。這種粒子質(zhì)量很小，在黑洞周?chē)e聚并從黑洞吸取能量。這一過(guò)程會(huì)放射出可以進(jìn)行測(cè)量的引力波。
搜尋新粒子通常需要耗費(fèi)大量能量，這也就是為什么要制造大型加速器。加速器能夠讓粒子的速度接近光速。然而，研制加速器的成本卻令人望而卻步。以大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)為例，研制這臺(tái)加速器共歷時(shí)30年，耗資大約37億英鎊(約合58億美元)。
維也納技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家提出了一種富有創(chuàng)造性的方式，利用黑洞搜尋新粒子。他們表示這種方式可以證明假設(shè)中存在的軸粒子是否真實(shí)存在。這種粒子質(zhì)量很小，在黑洞周?chē)e聚并從黑洞吸取能量。這一過(guò)程會(huì)放射出可以進(jìn)行測(cè)量的引力波。
維也納技術(shù)大學(xué)的丹尼爾-格魯米勒和加布里拉-莫卡努針對(duì)如何搜尋這種粒子進(jìn)行了研究。格魯米勒是一位理論物理學(xué)家。他說(shuō)：“雖然還沒(méi)有證明軸粒子的存在，但存在的可能性極高。”格魯米勒和莫卡努認(rèn)為軸粒子能夠環(huán)繞黑洞運(yùn)行，方式與電子環(huán)繞原子核類(lèi)似。不過(guò)，將黑洞和軸粒子“捆綁”在一起的并不是電磁力，而是引力。
在量子物理學(xué)領(lǐng)域，所有粒子都被描述為一種波，波長(zhǎng)與粒子的能量有關(guān)。重粒子的波長(zhǎng)較短，低能軸粒子的波長(zhǎng)可達(dá)到數(shù)公里。根據(jù)格魯米勒和莫卡努的研究，軸粒子能夠環(huán)繞黑洞運(yùn)行，方式與電子環(huán)繞原子核類(lèi)似。不過(guò)，原子內(nèi)的電子與黑洞周?chē)妮S粒子之間存在巨大差異。電子是費(fèi)密子，也就是說(shuō)，并不存在擁有相同狀態(tài)的兩個(gè)電子。軸粒子是玻色子，很多軸粒子能夠同時(shí)擁有同樣的量子態(tài)，在黑洞周?chē)纬梢粋€(gè)“玻色子云”。這個(gè)云不斷從黑洞吸取能量，云內(nèi)的軸粒子數(shù)量不斷增多。不過(guò)，玻色子云并不一定處于穩(wěn)定狀態(tài)。
格魯米勒表示：“這些玻色子就像是一堆松散的沙子，只要被一粒額外的沙子觸動(dòng)，便會(huì)突然滑動(dòng)。”令人興奮的是，玻色子的這種崩潰能夠進(jìn)行測(cè)量。在此過(guò)程中，它們會(huì)造成時(shí)空振動(dòng)，釋放出引力波。用于探測(cè)引力波的探測(cè)器已經(jīng)問(wèn)世。2016年，探測(cè)器的精確度能夠達(dá)到確定引力波類(lèi)型的程度。格魯米勒和莫卡努進(jìn)行的計(jì)算顯示，引力波不僅能夠加深我們對(duì)天文學(xué)的了解，同時(shí)也能幫助我們進(jìn)一步了解新粒子。
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