Science 2026年9月23日 ScienceDaily LHC排除量子黑洞的又一藏身之处,宇宙依旧令人恼火地悬而未决 LHC寻找微观黑洞,一无所获,却还是把零结果发表了——因为在粒子物理学中,排除可能性基本上就是全部工作。 0 0 分享 X / Twitter LinkedIn 复制链接 Image: ScienceDaily 加州大学圣巴巴拉分校的物理学家们将欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上对微观黑洞的搜寻推向了新领域——而且,按照粒子物理学的传统,什么也没找到。他们赶紧补充说,这仍然算是个结果。 这些假想中的黑洞会极其微小且转瞬即逝。如果它们能在LHC中产生,其存在或许能帮助物理学家解答关于时空和引力的一些最深层的未解之谜。这次搜寻也让研究人员有机会测试一种寻找罕见且未知粒子的新技术,毕竟,干嘛要浪费一个完美的零结果呢? “如果我们找到了证据,我们本可以开始直接研究量子引力,”Tamas Vami说道,他是紧凑缪子线圈(CMS)实验的研究人员,正在UCSB物理学教授Joe Incandela的指导下进行博士后工作。“这是朝着统一所有已知基本作用力迈出的一步,一个多世纪以来,这一直是物理学家们的目标。”所以,别紧张。 这次搜寻并未发现量子黑洞的证据。但在粒子物理学中,未能探测到某物仍能通过排除其可能存在的位置来提供重要信息——这门学科几乎完全建立在科学版的“检查沙发底下”之上。 “这不是死胡同,”Incandela实验室研究生研究员张丹怡说。“这个结果是一个排除限,是一个真实的、可发表的陈述:‘如果这东西以这些属性存在,我们早就该看到它了。我们没看到,所以我们可以在这里排除它。’这是关于宇宙如何运作的真正知识。”真正的知识,以在非常特定能量范围内耸耸肩的形式呈现。 基础物理学中的一个主要谜题涉及我们体验到的宇宙尺度与普朗克尺度——与量子引力相关的基本能量尺度——之间的巨大差异。一些物理学家提出,新物理或未发现的对称性可能解释这种差异。至关重要的是,其中一些效应可能出现在LHC能够达到的能量水平上。 多年的实验已经排除了许多理论可能性,而LHC上持续缺乏新物理的明确迹象已成为研究人员面临的一大挑战。但类似的情况以前也发生过。现有理论难以解释观测的时期,有时会催生全新的框架,包括爱因斯坦的相对论。因此,研究人员表示,零结果是科学进步的重要组成部分。每一个零结果都减少了可行可能性的数量,并有助于确定未来实验应该看向何处。这本质上是一场世界上最昂贵的马可·波罗游戏。 Vami和张丹怡的结果发表在《高能物理进展》(PHEP)杂志上。 在LHC产生黑洞的可能性大约出现在二十年前。物理学家提出,如果将足够的能量集中到一个极小的区域,并且如果存在额外空间维度(弦理论已经要求这些维度),那么量子黑洞可能会在加速器产生的数万亿次质子-质子碰撞中形成。 这些物体将与宇宙中发现的巨大天体物理黑洞完全不同。 “它们不会存在很长时间——如果你制造了一个,它会立即瓦解,”UCSB物理学理论家Steven Giddings说,他是量子力学与引力结合所产生的悖论性含义方面的专家,也是当时提出在某些条件下这些微小时空空隙可能存在的少数科学家之一。 当科学家们最初讨论这种可能性时,这个想法被广泛误解。公众的担忧集中在LHC可能产生稳定黑洞的可能性上,尽管量子黑洞……