http://www.physorg.com/news139665448.html
September 03, 2008
(PhysOrg.com) -- 天文學家以前所未有的最近距離觀察銀河系中央的巨大黑洞。透過結合夏威夷、亞歷桑納與加州的望遠鏡，他們在 37 微角秒的微小尺度下偵測到結構 -- 這相當於在月球上看見一顆棒球，距離 24 萬英里。這些是天文學有史以來所完成解析度最高的觀測之一。
"對於個靠近銀河中央黑洞的區域，這種技術賦予我們一種無與倫比的視野，" MIT 的 Sheperd Doeleman 說，這項研究的第一作者，將在 9/4 當期的 Nature 期刊上發表。
"在這之前，沒有人曾看過如此細緻的、銀河中央的景色，" 共同作者 Harvard-Smithsonian 天體物理學中心（CfA）的 Jonathan Weintroub 同意。"我們的觀察接近黑洞事相面（event horizon）的程度 -- 在這個區域之內沒有東西，包括光，可以逃離。"
利用一種稱為超長基線干涉儀（Very Long Baseline Interferometry，VLBI）的技術，一個由 Doeleman 所領導的天文學家團隊，利用一個望遠鏡陣列來自於射手座 A*（Sgr A*，發音：A-Start）這個天體的無線電波。在 VLBI 中，來自多部望遠鏡的訊號經結合，以創造出大小如同各望遠鏡間隔那樣巨大的一座望遠鏡。結果，VLBI 產生了敏銳清晰的解析度。
Sgr A* 無線電發射（以 1.3mm 的波長）要逃出銀河中央比更長的波長更加容易，因為那更容易遭遇星際間的散射。這樣的散射如同路燈周圍的霧氣，均使光線黯淡並模糊了細節。VLBI 通常受限於 3.5mm 或更長的波長；然而，利用創新的儀器與分析技術，該團隊能從 1.3mm VLBI 資料中求得這種非凡的結果。
該團隊以 37 微角秒的角度尺度明確地分辨出結構，那相當於在銀河中央，一個約 3000 萬英里的大小（或約為 1/3 地球到太陽的距離）。利用這三座望遠鏡，天文學家只能含糊地測定散發區域的形狀。未來的研究將能協助（精確地）回答他們看到的是什麼：一個鮮明的暈環繞黑洞四周、一個繞行中的「熱點」或一個物質的噴流（jet）。不管怎樣，他們的結果代表著觀測首度進展到黑洞本身的尺度，那有 1000 萬英里的「Schwarzschild radius（施瓦西爾德輻射）」。
"這篇開創性的論文證明這樣的觀察是可行的，" 哈佛大學的理論家 Avi Loeb 評論道，他並非該團隊成員。"它也對黑洞附近空間與時間結構的探索以及愛因斯坦重力理論的測試，開起了新的一扇窗。"
在 2006 年，Loeb 以及他的同僚 Avery Broderick，檢視銀河中央超高解析度的成像如何能用於尋找潛伏在那裡的超重黑洞陰影或輪廓，以及任何「熱點」，在裡面的物質流進黑洞中。天文學家現在準備要測試這些理論性的預測。
"這項結果，那本身就相當非凡，也證實了 1.3mm VLBI 技術有很大的潛力，不管是探索銀河中央或是用來研究其他類似小型尺度的現象，" Weintroub。
該團隊計畫要透過開發新儀器來拓展他們的研究，使更敏感的 1.3mm 觀測成為可能。他們也希望發展額外的觀測站，那將提供額外的基線（二座在不同地點湊成對的天文望遠鏡設施）以加強圖像中的細節。未來計畫還包括以更短的、0.85mm 波長來觀測；然而，這樣的研究在許多方面將更具挑戰性，包括拓展儀器的能力以及讓所有地點同時具備良好觀測條件的需求。
"這種技術性能力，已為 Smithsonian 在（夏威夷）Mauna Kea 的次微米陣列（Submillimeter Array）所發展，而且對此計畫是一種重要的貢獻，" Jim Moran 說，一位參與此研究的 CfA 成員。
※ 現在的宇宙，甚至是人，可說是因黑洞而生，相關報導：
＊ Event-horizon-scale structure in the supermassive black hole candidate at the Galactic Centre
http://www.nature.com/nature/journal/v455/n7209/abs/nature07245.html
Sheperd S. Doeleman, Jonathan Weintroub, Alan E. E. Rogers,＊ Physicists Rule Out the Production of Dangerous Black Holes at the LHC
Richard Plambeck, Robert Freund, Remo P. J. Tilanus,
Per Friberg, Lucy M. Ziurys, James M. Moran, Brian Corey,
Ken H. Young, Daniel L. Smythe, Michael Titus,
Daniel P. Marrone, Roger J. Cappallo, Douglas C.-J. Bock,
Geoffrey C. Bower, Richard Chamberlin, Gary R. Davis,
Thomas P. Krichbaum, James Lamb, Holly Maness,
Arthur E. Niell, Alan Roy, Peter Strittmatter,
Daniel Werthimer, Alan R. Whitney & David Woody
Nature 455, 78-80 (4 September 2008)
doi: 10.1038/nature07245
http://www.physorg.com/news139467844.html
物理學家們排除 LHC 會產生危險的（穩定的）黑洞，事實上 LHC 的確會產生微小的、不穩定的黑洞，但，那是「無害的」，在很短的時間內就會蒸發掉，形成所謂的霍金輻射。 Phys. Rev. D 78, 035009 (2008)
The physicists are Steven Giddings, of the University of California-Santa Barbara, and Michelangelo Mangano, of the European Organization of Nuclear Research (CERN), which built the LHC. In their paper, published in the August 18, 2008, online edition of Physical Review D, they examine the "extremely hypothetical scenario" in which black holes are created at the LHC, are stable, and become trapped within the Earth. Would we be doomed? The short answer is no.
＊ 大型強子對撞機的安全性
新浪科技 2008年09月03日
新浪科技訊 據國外媒體報道，大型強子對撞機(LHC)產生的能量是其他粒子加速器以前都無法達到的，但是自然界中的宇宙光相撞產生了更高的能量。多年來，這種高能粒子相撞產生的能量的安全性問題，一直備受關注。據新實驗數據和對相關理論的新認識顯示，大型強子對撞機安全評估團(LSAG)已經重新校正了該團在2003年做出的一份調查分析。這個安全評估團由中立派科學家組成。
2003年，有關報告稱大型強子對撞機碰撞不存在風險，因此沒理由對安全問題過多關注。現在大型強子對撞機安全評估團對這些結論進行了重新審定和補充。不管大型強子對撞機將要做什麼，自然界在地球和其他天體的一生中，已經這樣做了很多次。歐洲粒子物理研究所科學政策委員會(CERN's Scientific Policy Committee)已經重新審查了大型強子對撞機安全評估團的報告，並對該團的觀點表示贊成。歐洲粒子物理研究所科學政策委員會是由為歐洲粒子物理研究所的主管團體——董事會提建議的院外科學家組成。歐洲粒子物理研究所總結出的主要論據，可支持大型強子對撞機安全評估團的論文觀點。任何對更多細節感興趣的人，都被鼓勵直接商討這個問題和它涉及的技術科學論文。
宇宙射線
跟其他粒子加速器一樣，大型強子對撞機在受控實驗室環境中重新再現了宇宙射線的自然現象，這使科學家能對宇宙射線進行更加詳細的研究。宇宙射線是外層空間產生的粒子，其中一些粒子通過加速，產生的能量遠遠超過了大型強子對撞機產生的能量。在大約70年的實驗中，宇宙射線傳播到地球大氣層的能量及速度都已經被監測到。在過去的數十億年間，地球上的自然界內發生的粒子撞擊次數，已經相當於大約100萬次大型強子對撞機實驗，可是至今地球仍然存在。天文學家在宇宙中觀測到大量體積更大的天體，它們都受到宇宙射線轟擊。宇宙的運行情況，就如同像大型強子對撞機一樣的實驗每秒運行超過數百億次。任何危險結果的可能性與天文學家看到的現實相矛盾，因為至今恆星和星系仍然存在。
微型黑洞
當比我們的太陽更大的特定恆星在生命最後階段發生爆炸時，自然界就會形成黑洞。它們將大量物質濃縮在非常小的空間內。假設在大型強子對撞機內的質子相撞產生粒子的過程中，形成了微小黑洞，每個質子擁有的能量可跟一隻飛行中的蚊子相當。天文學上的黑洞比大型強子對撞機能產生的任何東西的質量更重。據愛因斯坦的相對論描述的重力性質，大型強子對撞機內不可能產生微小黑洞。然而一些純理論預言大型強子對撞機能產生這種粒子產品。所有這些理論都預測大型強子對撞機產生的此類粒子會立刻分解。因此它產生的黑洞將沒時間濃縮物質，產生肉眼可見的結果。
雖然穩定的微小黑洞理論站不住腳，但是研究宇宙射線產生的微小黑洞結果顯示，它們沒有危害。大型強子對撞機內發生的撞擊，與地球等天體和宇宙射線發生碰撞不同，在大型強子對撞機內的碰撞過程中產生的新粒子，一般比宇宙射線產生的粒子的運行速度更加緩慢。穩定的黑洞不是帶電，就是呈中性。不管是宇宙射線產生的粒子，還是大型強子對撞機產生的粒子，如果它們帶電，它們就能與普通物質結合，這個過程在粒子穿越地球時會停止。地球依然存在的事實，排除了宇宙射線或大型強子對撞機可產生帶電且危險的微小黑洞的可能性。如果穩定的微小黑洞不帶電，它們與地球之間的互動將非常微弱。宇宙射線產生的那些黑洞可以在不對地球造成任何危害的情況下穿過它，進入太空，因此由大型強子對撞機產生的那些黑洞也可繼續停留在地球上。然而，宇宙中有比地球更大更密集的天體。宇宙射線與中子星或白矮星等天體相撞產生的黑洞可處於休眠狀態。地球等這種緻密體繼續存在的事實，排除了大型強子對撞機產生任何危險黑洞的可能性。
「奇異微子」
奇異微子是針對一種假設的微小「奇異物質」產生的術語，奇異物質包含幾乎與奇異夸克數量一樣的粒子。根據理論成分最高的研究顯示，奇異微子在一百萬分之一千秒內，能轉變成普通物質。但是奇異微子能否與普通物質結合，變成奇異物質？2000年相對論重離子對撞機(RHIC)在美國第一次出現時，人們提出了這個問題。當時的一項研究顯示，人們沒有理由關注這個問題，現在相對論重離子對撞機已經運行8年，它一直在尋找奇異微子，但是至今仍一無所獲。有時大型強子對撞機就像相對論重離子對撞機一樣，需要通過重核子束運轉。大型強子對撞機的光束擁有的能量將比相對論重離子對撞機的光束擁有的能量更多，但是這種情況使奇異微子形成的可能性更小。就像冰不能在熱水中形成一樣，像這種對撞機產生的高溫，很難讓奇異物質結合在一起。另外，夸克在大型強子對撞機中比在相對論重離子對撞機中更加微弱，這使它很難聚集奇異物質。因此在大型強子對撞機內產生奇異微子的可能性，比在相對論重離子對撞機內更小。這個結果已經證實奇異微子不會產生的論點。
真空泡沫
曾有推測認為，現在宇宙沒處在它最穩定的狀態，大型強子對撞機產生的微擾將能讓它進入更加穩定的狀態，這種狀態被稱作真空泡沫，在這種狀態下人類將不復存在。如果大型強子對撞機確實能做到這些，難道宇宙射線碰撞就無法達到這種效果嗎？由於目前在肉眼可見的宇宙中的任何地方都沒產生這種真空泡沫，因此大型強子對撞機將不能產生這種物質。
磁單極子
磁單極子是假設中帶單極性磁荷的粒子，每個只擁有北極或南極。一些純理論指出，如果它們確實存在，磁單極子將導致質子消失。這些理論還表示，這種磁單極子因為太重，根本無法在大型強子對撞機內產生。然而，如果磁單極子的重量足以在大型強子對撞機內出現，宇宙射線撞擊地球大氣層早就該產生這種物質了，如果它們確實存在，地球能非常有效地阻止並捕獲它們，現在人們應該已經發現它們。地球和其他天體繼續存在的事實，排除了能吞噬質子的危險磁單極子的重量足夠輕，可以在大型強子對撞機內產生的可能性。
報告和評估
研究粒子加速器內的高能撞擊的安全性的實驗，已經由歐洲和美國的物理學家實施，這些人沒參與大型強子對撞機實驗。科學界專家已經對他們的分析結果進行了評估，並贊成他們認為加速器內發生的粒子對撞不具有危險性的結論。歐洲粒子物理研究所已經委託一個由粒子物理學家組成的科研組，讓他們監控有關大型強子對撞機碰撞的最新推測結果。這些物理學家也沒參與大型強子對撞機實驗。(孝文)
＊ 高能物理：罕見粒子證實30年前的預測
＊ 物理學家發現新粒子：Bottomonium（底偶素）
＊ 銀河的巨大黑洞從三百年前的沈睡醒來
＊ 天文學家發現數百個黑洞!!
＊ 黑洞附近的年輕恆星之謎解開了
＊ 宇宙如何開始？
＊ 物理學家研究時間如何向前移動
沒有留言:
張貼留言