探測迷你黑洞或可證明平行宇宙的存在

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額外維度和平行宇宙的理論十分誘人,但驗證起來卻非常困難。日前一個理論物理學家團隊提出,可借助大型強子對撞機(LHC)制造迷你黑洞來實現(xiàn)這一想法,揭開平行宇宙的秘密。相關(guān)論文發(fā)表在《物理快報B》上。

這篇論文的作者是來自美國佛羅里達大學的艾哈邁德·法拉格·阿里、加拿大滑鐵盧大學的米爾·費查和埃及亞歷山大大學穆罕默德·M。研究人員稱,證明平行宇宙存在的關(guān)鍵是在一定的能量水平下檢測到迷你黑洞。這不但能夠顯示額外維度的存在,還能支持弦理論及其相關(guān)模型。

阿里稱,通常情況下,當人們思考多元宇宙時會認為,平行宇宙理論詮釋了量子力學,發(fā)現(xiàn)其中一個的時候,其他宇宙就會發(fā)生坍縮,因此無法進行測試。“這是哲學而不是科學,我們所說的是真正的平行宇宙,是在額外維度中存在的真正宇宙。”他說。

論文稱,由于引力能夠流出我們當前所在的宇宙進入額外維度,這樣的模型可以通過迷你黑洞在LHC中進行檢測。因此,借助引力虹理論(一種尚未寫入教科書的新理論)就能檢測并計算出產(chǎn)生迷你黑洞所需的能量。如果在預測的能量級別上發(fā)現(xiàn)迷你黑洞,就能證明引力虹和額外維度是真實存在的。

眾所周知,LHC已經(jīng)試圖制造出迷你黑洞,但一直未能成功。在論文中研究人員對此進行了解釋,他們認為這是因為在四個維度中產(chǎn)生黑洞所需的能量遠大于目前LHC所能達到的能級。此外,目前實驗中用來預測黑洞產(chǎn)生所需能量時采用的引力模型是不太準確的,且并未考慮量子效應(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論,引力可以被看作是空間和時間的曲率。我們宇宙中的引力能夠以某種方式流入額外維度?茖W家們指出,空間和時間的幾何形態(tài)在普朗克尺度下會發(fā)生畸變。他們已經(jīng)使用引力虹理論,對臨近普朗克尺度時時間和空間的變化進行了證明,并預測在那里會出現(xiàn)迷你黑洞。

利用引力虹理論,科學家們發(fā)現(xiàn),在LHC中產(chǎn)生迷你黑洞所需的能量比先前認為的要多一點點。到目前為止,LHC已經(jīng)對5.3TeV以下的能量做了測試。根據(jù)引力虹理論,這些能量還是稍微低了點。模型預測要在6維度空間產(chǎn)生黑洞需要9.5TeV的能量,而在10個維度中產(chǎn)生則需要11.9TeV的能量。由于LHC未來設(shè)計達到的能量級別可達14TeV,因此通過它制造出一個迷你黑洞還是可能的。

論文稱,如果迷你黑洞是在LHC中發(fā)現(xiàn)的話,那就可以支持多種思路:平行宇宙、額外維度、弦理論和萬有引力彩虹——后兩種理論都是受到量子引力的影響。

阿里說,如果LHC能在預計的能量等級中探測到迷你黑洞,這不僅會證明額外維度和平行宇宙的存在,也將解決著名的黑洞信息悖論問題。解決這個悖論是可能的,因為,在引力虹模式,迷你黑洞有最小半徑是它所收縮不了的。然而如果沒能在預測能量水平檢測到黑洞,科學家將需要對上述進行重新的思考。這意味著以下三種可能性中只有一種為真:一、額外額度不存在;二、額外維度存在,但小于預期;三、引力虹的參數(shù)需要修改。在理論物理學的世界里,永遠只有一個解釋,這同樣也適用于這個問題。


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