暗物质的争论结束于—黑洞撞击月球

发布网友发布时间：2023-07-26 05:48

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热心网友时间：2024-12-05 06:24

宇宙中比原子还小的黑洞——它们可能已经在月球上留下了指纹。

大约 140 亿年前，当宇宙的时钟开始滴答作响时，空间仍然是一个紧凑、炽热、疯狂的宇宙物质包。星星还没有发光，行星也没有诞生，各种形状大小的抖动粒子都在随机跳动，一片混乱。但在某一无边无际的至暗处，在星尘螺旋之间，一些微小的、不稳定的、高密度的燃烧物质可能已经坍塌。如果是这样，科学家们认为它们会在早期的宇宙中形成一些比原子还小的黑洞。

不要让这些小小的领域欺骗了你，一个高尔夫球大小一般黑洞的质量相当于地球的质量，在浩瀚的宇宙中，它们不断地吸入并摧毁沿途的一切。慢慢地，随着宇宙的发展，成群结队的行星会看到行星系统的兴衰，而在数十亿年前，它们甚至很有可能从我们的宇宙角落中呼啸而过。科学家们认为它们是我们在暗物质方面的最新线索——也是宇宙中最大的谜团。

为了确保这一创新假设不是死胡同，我们需要定位看不见的微型黑洞。如何定位？“你可以做一个有趣的估计，伊利诺伊州立大学物理学助理教授马特卡普兰认为，如果暗物质确实可以用这些微小的黑洞来解释，那么在某个时候，它们就会刺穿月球。是的，你没看错：月球可能被原子大小的黑洞轰击。他们造成的伤口应该还在上面；如果这些迷你深渊被证明存在，暗物质可能不再是一个永恒的谜。

暗物质：它不与光相互作用，不反射光，不产生光。

我们看不到暗物质，但这掩饰不了它的影响。这就是科学家们首先发现隐藏材料的方式。它的不可见性是唯一的问题。 “它似乎不太适合我们现有的认知……但也许我们的认知是错误的。”

但请记住，这些鬼鬼祟祟的东西会留下指纹——如果一个微型黑洞真的撞上了月球，，我们就会注意到碰撞的影响。比如，撞击会产生几米宽的小陨石坑，其形状和特性与经典小行星撞击不同。

这个雄心勃勃的理论是在三年前构思出来的，当时卡普兰问了亚林维奇一个简单的问题：你能从陨石坑的形状中看出它是由常规撞击形成还是由一个致密的物体形成，比如黑洞？

黑洞可以穿透，它们不会将所有能量都沉积在表面——它们沿着条纹沉积能量，这就像钻一个钻孔，用一列炸药填充它，然后将其引爆。尽管它们看起来仍然有点像我们熟悉的圆形陨石坑，但陨石坑边缘周围的山丘发生了变化。被称为喷射毯，它会更陡峭更高。黑洞还会在月球另一侧的某个地方产生一个出口伤口，就像一颗子弹。

因为这些黑洞具有超强的引力影响——人类的思维无法理解——它们会用力撞击月球，足以改变它周围物质的特性，与核弹的行为类似。可能第一个爆炸点附近的所有沙子都变成了玻璃。可以寻找不同石英相和硅酸盐的粉尘，否则将无法生产这些粉尘，因为岩石撞击岩石不会变得那么热。

但是要找到这些经过改变的材料，需要让宇航员从月球表面返回样本，或者向月球发送一个可以对岩石进行采样的探测器，类似于火星探测器的工作方式。

欢迎来到暗物质派对。

Caplan 和 Yalinewich 的理论只是物理学家为了解释这一现象而提出的无数想法中的一个。人们只能想象有哪些新颖的想法尚未修改并为史诗编年史添加脚注。

例如，剑桥大学 Kavli 天体物理研究所的天体物理学家 Sergio Martin-Alvarez 重点介绍了一些常用于解释这种变化现象的候选粒子。

除了小的天体物理物体，包括卡普兰的研究提出的微观黑洞，他说有人谈论过一种叫做 WIMPS 的东西，或者被认为比质子重 1,000 倍的弱相互作用的大质量粒子。

注意到围绕 WIMPS 的炒作多年来已经消退，因为它们仍未被发现，他还提出了另外两个竞争者：轴子和中微子。不幸的是，根据 Martin-Alvarez 的说法，中微子的能量可能太高而无法解释暗物质，但轴子目前处于搜索的最前沿。

“尽管人们分别为这些不同的候选人中的每一个辩护，但每一个单独的人似乎都有些牵强，”他说。“我个人在不同程度上是他们所有人的粉丝......或者我们错过了一些重要的画面。”

Shandera 还一直在研究暗物质的新候选者。她相信研究我们可以探测到的黑洞的独特特性可能会揭示一些实际上是由秘密物质形成的。

她的理论依赖于暗物质拥有自己的化学模型，类似于广泛接受的正常物质标准模型。如果这是真的，暗物质将能够结合形成原子，冷却并参与其他反应；理论上它也可能坍缩成黑洞。

“如果暗物质可以冷却，”她说，“如果它里面有像氢这样的东西，那么暗物质也可以在某些区域形成致密的物体。”

由暗物质产生的黑洞将小于科学家对其大小设定的下限，它被称为钱德拉谢卡极限。但是因为这个*通常取决于质子的质量。山德拉说，“如果你有一个看起来很像标准模型的暗物质模型——但质子更重——黑洞可以更小；反之亦然。”

虽然找到亚质量黑洞将是她工作的圣杯，但她说找到潜在暗物质黑洞的影响也足够了。这可能是暗物质冷却过程的后果。她表示：“这件事的有趣之处在于，如果你继续找不到东西，它是一种*暗物质性质的补充方式。”本质上，这是一个消除的过程。但即使我们永远找不到它，暗物质的目的也将持续到宇宙的尽头。在此之前，宇宙将继续沿着其线性时间线滴答作响。

有一天，在人类灭亡很久之后，所有的星星都会死去；每个星球都将不复存在；黑洞也将不再恐吓太空，这些物质将变得和难以捉摸的材料本身一样不可见。