我們建造了地球上最強(qiáng)的粒子對(duì)撞機(jī)，但宇宙或許早已準(zhǔn)備好更強(qiáng)大的自然版本——黑洞。插圖顯示，一個(gè)超大質(zhì)量黑洞充當(dāng)著天然粒子加速器，向地球發(fā)射高能粒子?？茖W(xué)家們正將目光投向遙遠(yuǎn)宇宙中的超大質(zhì)量黑洞，希望借助它們解開暗物質(zhì)這一宇宙最大謎團(tuán)之一。

雖然我們身邊的一切都由原子構(gòu)成，但這些熟悉的物質(zhì)只占宇宙的15%。剩下的85%被稱為“暗物質(zhì)”，一種看不到、摸不著，但能通過(guò)引力顯現(xiàn)的神秘存在。過(guò)去十多年，全球科學(xué)家們指望大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）來(lái)找到暗物質(zhì)的蛛絲馬跡。這個(gè)地球上最強(qiáng)大的粒子加速器曾在2012年成功發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，但在探索暗物質(zhì)方面卻一直未有突破。

科學(xué)界開始討論建造新一代更大的對(duì)撞機(jī)，但這可能需要幾十年時(shí)間和300億美元預(yù)算，還不一定能找到暗物質(zhì)。于是，有科學(xué)家提出借用宇宙現(xiàn)成的超級(jí)對(duì)撞機(jī)——黑洞。在銀河系和其他星系中心，存在著質(zhì)量是太陽(yáng)數(shù)百萬(wàn)乃至數(shù)十億倍的超大質(zhì)量黑洞。這些黑洞周圍通常環(huán)繞著一圈高速旋轉(zhuǎn)的氣體盤，部分物質(zhì)還會(huì)沿著黑洞兩極以接近光速的等離子體噴流形式噴出?？茖W(xué)家認(rèn)為，在這種極端環(huán)境中，存在粒子之間劇烈碰撞的機(jī)會(huì)，能量遠(yuǎn)超我們?cè)诘厍蛏现圃斓娜魏瘟Ｗ蛹铀倨鳌?/p>

約翰·霍普金斯大學(xué)物理學(xué)家約瑟夫·希爾克表示，黑洞附近發(fā)生的粒子碰撞或許能產(chǎn)生暗物質(zhì)粒子，而這些粒子中的一部分可能最終抵達(dá)地球，被我們的探測(cè)器捕捉。在LHC中，質(zhì)子被磁場(chǎng)加速到接近光速，然后頭碰頭撞擊釋放出高能粒子。而在黑洞中，重力和高速旋轉(zhuǎn)的吸積盤氣流起到了天然加速器的作用。當(dāng)這些帶電粒子繞黑洞飛轉(zhuǎn)并互相碰撞時(shí)，某些能量極高的粒子甚至?xí)用摵诙吹囊κ`，朝我們這邊撲來(lái)。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，黑洞自旋的能量可以被吸積盤抽取，讓周圍的氣體運(yùn)動(dòng)更加劇烈，碰撞能量也隨之提升。這些粒子中的一部分可能含有非標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子，即可能是暗物質(zhì)的線索。

理論聽上去很酷，但問(wèn)題來(lái)了：這些高能粒子要跨越光年甚至幾十萬(wàn)光年才能到達(dá)地球，人類有可能接收到它們嗎？科學(xué)家表示有希望。目前已有的天文臺(tái)如伽馬射線望遠(yuǎn)鏡、高能宇宙線探測(cè)器等正在不斷記錄來(lái)自深空的高能事件。如果某些異常信號(hào)能與黑洞活動(dòng)對(duì)上號(hào)，那就很可能是宇宙級(jí)加速器的蛛絲馬跡。未來(lái)隨著更靈敏的探測(cè)設(shè)備上天，我們也許能遠(yuǎn)程讀取黑洞中的粒子實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

或許暗物質(zhì)的線索早就在這些天然實(shí)驗(yàn)室里，只等我們換一種方式去發(fā)現(xiàn)。