外星文明是否已造出宇宙加速器?

来源: 《大科学》杂志

发布日期: 2015-06-23 09:30:36

文章探讨了外星文明可能建造的宇宙级别粒子加速器,以及如何检测这些加速器产生的超高能量中微子。文章还提到了利用月球作为检测中微子的方法,并讨论了检测到的可能性及其科学意义。

先进的外星文明是否已经利用黑洞建造了宇宙级别的粒子加速器,来研究普朗克能量(宇宙中的最高能量,约为10^28电子伏特)级别的物理学?如果这种宇宙加速器潜藏在宇宙的一个角落里,我们是否能在地球上检测到?美国普林斯顿高等研究院的布莱恩·莱琪对此进行了研究,发现如果这种加速器存在的话,它会产生10^24电子伏特级别的中微子,并可以在地球上被检测到。

基于这种思路,莱琪建议搜寻外星文明的天文学家们应该去寻找这种超高能量的粒子。

一个十分合理的假设是,先进的外星文明与人类一样对物理学有着极大的研究热情。他们建造的加速器有能力达到普朗克级别,而在10^12电子伏特到普朗克能量之间,传统的物理学还无法预言出这里会有什么样的粒子。不过在这个范围内,引力的量子效应将会变得十分显著,这将有助于把广义相对论和量子力学结合起来。

很显然,这种加速器会十分庞大,如果要用电场来加速粒子的话,那么仪器的半径至少得有太阳半径的10倍;如果用磁场来加速的话,可能会略小一些。至于建造加速器的材料,普通的物质可能无法承受如此强的电磁场。不过,在一个黑洞附近的空间里,可稳定存在如此之高的能量,使用一定的技术,在黑洞附近建造一个宇宙加速器,应该是最佳的建造方案。

建造出达到普朗克级别的加速器,只是完成了一半的任务。莱琪发现,加速器里大部分对撞结果将是毫无价值的。在普朗克级别物理学中,要想得到有效的数据,这种加速器的对撞效率大约得是欧洲的大型强子对撞机的10^24倍。总之,这种检测普朗克尺度(空间的最小尺度,10^-35厘米)下事件的加速器存在着极大的浪费现象,会产生大量“污染”。

还有另一种看似不合理但却很简单的方法,那就是把月球当作检测中微子的仪器。事实上,这种“中微子-月球”实验正在进行中。天文学家只需将地面的射电望远镜对准月球,来检测是否有高能中微子撞到月球表面即可。

但即使检测到10^24电子伏特级别的中微子,也不能直接就认为发现了外星文明建造的宇宙加速器,它们也可能是宇宙弦的衰变产生(宇宙弦是宇宙大爆炸后留下的一种时空结构,类似水结成冰时产生的裂缝)。当然,即使是其他原因产生的,检测到这种高能中微子也将是物理学中的重大发现。

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