粒子射流能被黑洞加速到光速之上吗？为什么？

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粒子射流能被黑洞加速到光速之上吗？为什么？

基础物理学的发展离不开深入揭示物质的结构，这就需要通过高能粒子加速器来产生新粒子。可以说，粒子加速器从某种程度上制约着基础物理学的发展，人类需要一个更大的粒子加速器。有物理学家提出设想，利用黑洞作为粒子加速器。

在大型强子对撞机（LHC）于2012年发现粒子物理学中最后一块拼图——希格斯玻色子之后，关于下一步该怎么走的讨论很多。大型强子对撞机是目前世界上最强大的粒子加速器，其对撞粒子的能量约为13万亿电子伏特。

大型强子对撞机

虽然这产生了一些超越标准模型的物理暗示，但它可能无法解决粒子物理学中一些最大的问题，物理学家需要更强大的粒子加速器。对此，有物理学家提议，建造一个能量为大型强子对撞机十倍的环形对撞机。但是建造和运行新粒子加速器的成本将会非常高昂，这让一些物理学家怀疑它的成本是否值得。

然而，如果我们可以使用宇宙中已经存在的粒子加速器，情况就不是这样了。科学家已经知道，黑洞是宇宙中最为强大的“引擎”，它们能产生高能粒子喷射流，这些粒子被加速到接近光速的离开黑洞。

不幸的是，黑洞产生的任何奇异高能粒子都会迅速衰变，所以我们无法直接观测到这些可能是标准模型之外的粒子。然而，最近发表在《物理评论D》（Physical Review D）上的一篇文章认为，我们也许能够通过引力波间接地观测到奇异的高能粒子。

黑洞合并

在过去的几年里，天文学家观测到了黑洞和中子星合并产生的引力波。我们可以用足够的灵敏度来观测它们，这样我们就可以确定一些东西，比如合并体的初始质量和角动量，以及由此产生的黑洞质量和角动量。但是我们应该能够更敏感地测量合并过程中发生的其他能量波动，这就是这篇新论文的切入点。

旋转的黑洞倾向于通过一种被称为“参考系拖拽”的过程向环绕黑洞周围的物质云提供能量。如果一个黑洞周围的一团弥散物质开始与另一黑洞周围的物质合并，两个黑洞之间的参考系拖拽效应就会把大量的能量转移到物质上。这类似于旅行者1号探测器利用木星的引力弹弓效应加速到太阳系逃逸，但黑洞的威力要大得多。

在黑洞周围物质合并过程中，将会产生超辐射，它会制造出一束比我们在地球上所能产生的任何东西都要强大得多的高能粒子流，这可能会产生粒子物理标准模型之外的奇异粒子。虽然我们无法直接观测这些粒子，但是它们的能量会影响黑洞产生的引力波。通过寻找引力波中的波动，反过来我们可以知道奇异粒子的存在，或者至少知道哪些奇异粒子可能不会存在。

虽然黑洞粒子加速器不会像地球上人类建造的粒子加速器那样精确，但也许通过研究引力波，我们可以了解到存在着超越标准模型的粒子，这就使得建造新的粒子加速器是值得的，这样才能更好地知道物理学的发展方向。

黑洞吸不了什么

黑洞吸不了与其质量一样的行星。

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体，黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸大于光速，是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。

1916年，德国天文学家卡尔史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解，这个解表明，如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值，其周围会产生奇异的现象，即存在一个界面—“视界”，一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。

这个定值称作史瓦西半径，这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰阿奇博尔德惠勒命名为“黑洞”，黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。

人造黑洞：

2005年3月，美国布朗大学物理教授霍拉蒂纳斯塔西在地球上制造出了第一个“人造黑洞”，美国纽约布鲁克海文实验室1998年建造了20世纪全球最大的粒子加速器，将金离子以接近光速对撞而制造出高密度物质，虽然这个黑洞体积很小，却具备真正黑洞的许多特点。

纽约布鲁克海文国家实验室里的相对重离子碰撞机，可以以接近光速的把大型原子的核子（如金原子核子）相互碰撞，产生相当于太阳表面温度3亿倍的热能，纳斯塔西在纽约布鲁克海文国家实验室里利用原子撞击原理制造出来的灼热火球，具备天体黑洞的显著特性。