霍金“暗物质”理论接受史上最严苛测试!结果有些尴尬!

斯蒂芬·霍金是当代最有影响力的物理学家之一,他在黑洞、宇宙学和量子力学等领域的诸多研究成果具有革命性意义,享有“宇宙之王”的美誉。

霍金虽然全身瘫痪,无法正常发声,却酷爱和同行打赌,但即使像霍金这样的天才也难免犯错。他曾分别与人“豪赌”天鹅座X-1是不是黑洞,被黑洞吞噬的物体所携带的信息是否会被摧毁,以及希格斯玻色子是否存在等问题,可惜霍金的理论预测在这三次赌约中全部失败。

霍金提出的另一个理论和暗物质有关。这种神秘的物质占宇宙中全部物质的85%,却看不见摸不着,霍金认为暗物质可能由直径不到0.1毫米的原始黑洞(PBH)组成,但最近一个国际科学家团队经过研究和测试后,认为事实并非如此。

根据霍金的理论,如果早期宇宙中存在超密度物质,就有可能塌缩形成微型黑洞。这种原始黑洞的性质和暗物质一样只能通过重力与其他粒子相互作用。该理论在1974年提出后,吸引了世界各国科学家的关注,根据量子力学理论,早期宇宙在暴胀阶段有可能因量子波动产生超密度空间,为黑洞的诞生提供条件。

卡夫利宇宙物理学和数学研究所(IPMU)的科学家对霍金的理论进行了史上最严苛测试,他们选择的研究对象是距离银河系最近的大型星系——仙女座星系。首席研究员,来自日本的高田正弘教授解释说,按照霍金的预测,仙女座星系和银河系之间将充满原始黑洞,由此产生的引力透镜效应将导致来自仙女座恒星的光线发生弯曲和闪烁。

借助日本国家天文台位于夏威夷的8.2米口径斯巴鲁望远镜,研究团队在7小时的连续观测中拍摄了190张仙女座星系照片。基于霍金预言的原始黑洞质量,科学家至少应该观测到1000起引力微透镜事件,但最终仅发现1起,这表明原始黑洞占暗物质质量构成的比例只有0.1%。

尽管结果有些尴尬,但高田教授指出,唯一一起引力微透镜事件可能是原始黑洞存在的间接证据,也可能由恒星耀斑造成。研究结果虽然完全无法排除暗物质和原始黑洞的关联,但弱相互作用大质量粒子(WIMP)仍然是最有可能暗物质候选者。

该研究发表于《自然·天文学》期刊。

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