如何才能逃離黑洞!超級粒子加速器,模擬展現了這罕見一幕

2020-12-24 騰訊網

黑洞,是目前宇宙中,我們所知最強勁的超級引擎!它憑藉著其無與倫比的強大引力,幾乎能碾壓撕裂世間萬物。犀利的引力作用下,哪怕是光也無法逃離,所以任何物體一旦靠近事件視界時,等待它們的命運只有一個結局——被吞噬、撕裂化為粒子,然後消失在黑洞深淵中……

但這些年來,一些科學家嘗試打破這個鐵律,試圖從貪婪的黑洞嘴裡奪食。他們希望借鑑於粒子加速的原理,在旋轉的黑洞能量中,讓一些接近光速的等離子體,在對撞的過程中,獲得逃離黑洞的機會,並從黑洞強大的引力場中竊取能量!

逃離黑洞,這並非僅屬科幻小說裡的橋段。在物理學家的眼裡,這一個新見解,至少在理論是存在合理的邏輯的,更並非不可現之事!他們認為訣竅在於如何巧妙、仔細地安排好一切,這樣粒子就不會永遠消失在貪得無厭的黑洞中。

就讓我們一起用最通俗的話,來模擬、理解物理科學家們期待的這一過程!

首先,任何一個粒子接近黑洞時,它必然會被加速,就如同雪球從高山上滾落一樣。而黑洞的能耐,更遠超我們認知的任何一座高山,它強勁的引力,極有可能會讓粒子最終以超越光速的狀態墜入。

對於這宇宙事件,天文學家給黑洞劃定了一個邊界——事件視界:任何一個粒子達到光速時,距黑洞中心的這段距離,恰好是光可逃離的閾。這個事件視界,實際就是科學家用以界定黑洞邊界的距離。反過來,一旦你陷入這個區域,被鎖定於這個事件視界之內,按黑洞的理論來說,等待你的只有唯一的結局——被吞噬然後永遠消失。

若是一個孤立的物體或粒子,這個理論是完美而毫無破綻的,可倘若兩個或者更多的粒子呢?事情會不會變得更有趣呢?它們一起被加速墜入黑洞的過程中,會不會展露出那個萬中無一的瑕疵與漏洞呢?

物理學家們,提出了一個假設:若兩個粒子接近視界時,它們的速度就會加快。可若它們碰巧擁有正確的速度和角度方向組合,利用兩者對撞彈開的粒子對撞特性,會不會有可能讓其中一個垂直墜落,而另一個則繞過彈出事件視界的邊緣,然後飛向安全地帶呢?

事實上,這樣的情形非常罕見,概率也極其低,但也並非完全不可能。因為,基於他們多年對高能粒子的研究,在本身就旋轉的黑洞裡,在事件視界附近不僅時刻發生著多次低速碰撞,從而產生理想的高能量輸出。一旦這些粒子本身就非一般,本身就具有很高的速度,甚至在黑洞這個超級粒子加速器的作用下,實現加速到超過光速的99%,然後在旋轉的黑洞發生高能碰撞。或許,它們會擁有逃離黑洞的瘋狂能量,從黑洞視界反彈出去,或者沿著黑洞旋轉軸向外拋出。

為了證明自己理論的可能性,物理學家在粒子加速環境,比如通過世界上最大的原子加速器、最大型的粒子對撞加速機——一個由超導通道組成的環,周長約27公裡,然後給它瘋狂加速,最終把重粒子加速到了大約99.7%的光速度!

在這樣接近事件視界中,粒子對撞情形的表現,再結合對等重粒子體噴流對撞時的物理機制,所呈現的數據與最新見解。他們用大量數據解釋了,如何從黑洞超強引力中竊取能量,並推動它遠離黑洞。換句話講,他們研究了黑洞極端引力下,如何能對粒子提供如此多的能量,使它們向外輻射。

用數學演算的方式,他們在計算機上模擬重現出這樣的理論上的一幕。

但這個版本的理論,也有一個很大漏洞:其涉及數學設定的多種複雜性的條件,要想在現實中的黑洞裡真實還原這種逃離現象,也只有在極其極端的概率上才能實現,並且很難被天文學家們輕易捕捉這樣的情形,換言之,這個依舊是理論上的逃離。要在茫茫宇宙中,無數的黑洞上去觀測到這一幕,或許比登天還難。

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