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220拍电子伏特“幽灵粒子”现身,霍金预言或将被改写?

你相信吗?在那暗暗的地中海海底,有一个还没完全建好的探测器,抓到了一个从深空来的“幽灵”。它的能量高达220拍电子伏特,

你相信吗?在那暗暗的地中海海底,有一个还没完全建好的探测器,抓到了一个从深空来的“幽灵”。它的能量高达220拍电子伏特,是我们最强大的粒子加速器所能产生能量的十万倍。

它默默地穿过地球,留下一个所有已知物理学都没法解释的谜团。我们抬头看星空,觉得自己好像懂了宇宙不少事儿,但这个叫KM3-230213A的中微子,是不是在偷偷笑我们太自大。这个“不该存在”的粒子,正迫使物理学家们翻开宇宙最古老的一页。

两支顶尖团队不约而同地将目光投向了时间的起点——大爆炸后不到一秒的瞬间。他们认为,答案或许藏在一种名为“原初黑洞”的假想天体之中。

不同于由恒星坍缩形成的黑洞,原初黑洞诞生于宇宙infancy时期物质密度的剧烈涨落,是时空结构最初的疤痕。马萨诸塞大学阿默斯特分校的团队提出了一个精妙的“暗荷”模型。他们想着,某些原本的黑洞说不定带着一种小小的、属于还不清楚的暗区的电荷,就像宇宙里默默悄悄走着的人,这让它们能比较长时间稳定地处在一种准极端状态

不过,当霍金辐射最终引发失控蒸发过程之时,那些黑洞会以一场极为壮观的爆炸来宣告终结,将积攒了数十亿年的能量,在刹那间全部释放,变为一股包含超高能中微子在内的粒子洪流。“携带暗荷的原初黑洞有着独特的性质”这个研究的合著者安德烈娅·塔姆解释说,“我们已经证明,这个模型能给所有看起来互相矛盾的实验数据给出合理的解释”

无独有偶,麻省理工学院的独立研究从另一个角度印证了这一图景,物理学家亚历山德拉·克利普费尔和大卫·凯泽计算发现,要是一个质量和小行星差不多的原初黑洞,在离地球大概2000天文单位内爆炸,那产生的信号刚好能和观测对上,“结果发现,在这种情况里,好像一切都刚好吻合”克利普费尔说。

两种理论,如同从不同路径攀登山峰,最终在“原初黑洞爆炸”这一峰顶相遇。这一推论最激动人心之处,在于它可能一举解决物理学的两大悬案。

其一,它将是史蒂芬·霍金所预言的黑洞蒸发与爆炸的首个直接证据,验证一项提出已逾半个世纪的伟大理论。其二,它给暗物质是什么这个终极谜题提供了挺有吸引力的答案

原初黑洞长期以来被认为是暗物质的候选者,如果它们确实存在并构成暗物质的一部分,这样我们对宇宙物质构成的认知将被彻底重写。不过,通往真理的路可不平坦,最大的挑战就在概率和观测这儿,传统模型觉得,黑洞爆炸是特别罕见的事儿,大概每十万年才会发生一回,不过暗荷模型通过改变黑洞的稳定性,把这个频率一下子就提到大概每十年就会发生一回。

为啥能量很高的KM3-230213A信号被还在建设中的KM3NeT探测到,而运行时间更长、规模更大的南极IceCube天文台却从来没公布过这类事件,这引出了一个关键的观测矛盾

新模型给了这么个可能的解释哈,准极端黑洞爆炸产生的超高能中微子数量,可能比低能量的中微子多好多,这就让灵敏度区间不一样的探测器,弄出了看着挺矛盾的观测结果。

在这个让人心情兴奋的时代。研究团队进行估算,在银河系周边区域,每立方光年范围之内,每年大概会出现40次原初黑洞爆发。

未来几年,KM3NeT和IceCube收集到更多的数据,会成为检验这些理论的关键,要是模型是对的,类似的探测信号就会一个接着一个来,给我们打开一扇能看到标准模型之外全新粒子和力的窗口。

当咱们望着夜空,那些遥远的星光在诉说恒星生死的史诗,而一个来自宇宙刚诞生时候的黑洞,说不定在它生命最后那万分之一秒里,朝咱们投来了一眼,这一眼带的能量,够照亮粒子物理学未来的路,它不光和一个粒子的起源有关,还在问,构成星系的无形暗物质,是不是就是这些古老黑洞爆炸后留下的、咱们还没弄明白的遗迹

在这个又大又安静的宇宙剧场里,人类是不是无意间,听到了第一声从黑暗深处传来的、好像要熄灭的钟鸣声。        

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