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艺术概念图,展示了一个黑洞。轴粒子能够在黑洞周围积聚并放射出引力波

轴粒子崩溃时,时空中将出现能够在地球上探测到的波动

  北京时间6月26日消息,维也纳技术大学的科学家表示,他们找到了一种搜寻此前未被发现的粒子的新方式——利用黑洞。他们搜寻的粒子是假设中存在的轴粒子。这种粒子质量很小,在黑洞周围积聚并从黑洞吸取能量。这一过程会放射出可以进行测量的引力波。

  搜寻新粒子通常需要耗费大量能量,这也就是为什么要制造大型加速器。加速器能够让粒子的速度接近光速。然而,研制加速器的成本却令人望而却步。以大型强子对撞机为例,研制这台加速器共历时30年,耗资大约37亿英镑(约合58亿美元)。

  维也纳技术大学的科学家提出了一种富有创造性的方式,利用黑洞搜寻新粒子。他们表示这种方式可以证明假设中存在的轴粒子是否真实存在。这种粒子质量很小,在黑洞周围积聚并从黑洞吸取能量。这一过程会放射出可以进行测量的引力波。

  维也纳技术大学的丹尼尔-格鲁米勒和加布里拉-莫卡努针对如何搜寻这种粒子进行了研究。格鲁米勒是一位理论物理学家。他说:“虽然还没有证明轴粒子的存在,但存在的可能性极高。”格鲁米勒和莫卡努认为轴粒子能够环绕黑洞运行,方式与电子环绕原子核类似。不过,将黑洞和轴粒子“捆绑”在一起的并不是电磁力,而是引力。

  在量子物理学领域,所有粒子都被描述为一种波,波长与粒子的能量有关。重粒子的波长较短,低能轴粒子的波长可达到数公里。根据格鲁米勒和莫卡努的研究,轴粒子能够环绕黑洞运行,方式与电子环绕原子核类似。不过,原子内的电子与黑洞周围的轴粒子之间存在巨大差异。电子是费密子,也就是说,并不存在拥有相同状态的两个电子。轴粒子是玻色子,很多轴粒子能够同时拥有同样的量子态,在黑洞周围形成一个“玻色子云”。这个云不断从黑洞吸取能量,云内的轴粒子数量不断增多。不过,玻色子云并不一定处于稳定状态。

  格鲁米勒表示:“这些玻色子就像是一堆松散的沙子,只要被一粒额外的沙子触动,便会突然滑动。”令人兴奋的是,玻色子的这种崩溃能够进行测量。在此过程中,它们会造成时空振动,释放出引力波。用于探测引力波的探测器已经问世。2016年,探测器的精确度能够达到确定引力波类型的程度。格鲁米勒和莫卡努进行的计算显示,引力波不仅能够加深我们对天文学的了解,同时也能帮助我们进一步了解新粒子。(孝文)