微型黑洞 ,又稱作量子黑洞 (quantum mechanical black holes)或者迷你黑洞 ,是很小的黑洞 。被稱作量子力學黑洞是因為在這個尺度之下,量子力學 的效應扮演了非常重要的角色。[ 1]
有可能這些量子層級的原生黑洞 是在早期的宇宙(或者大爆炸 時期)裡面高密度的環境,或者是在隨後的相變裡面被產生出來。透過因霍金輻射 效應所預計散射出的粒子,在不遠的未來,說不定天文物理學家可以觀測到這些黑洞。
有些涉及到多次元的理論,預測存在一些微型黑洞的質量可以小到電子伏特 的範圍,這種程度的能量可以在像是LHC(大型強子對撞機 ,Large Hadron Collider)這種粒子對撞機裡面產生出來。因此有一些大眾擔心這會導致世界末日(參見大型强子对撞机粒子对撞实验的安全性 )。然而,這種量子黑洞會很快的蒸發 (evaporate)掉,僅僅留下很小的交互作用或者全部消失。而且除了這些理論之外,我們注意到射向地球的宇宙射線 並沒有對地球產生任何傷害,即使這些宇宙線的質心 帶有的能量也高達了數百TeV 。
原則上,黑洞的質量可以是高過普朗克質量 的任何質量。
要製造一個黑洞,我們必須要集中質量或能量到逃脫速率超過光速的程度。這個狀況給出了史瓦西半徑 公式,R = 2 G M / c 2 {\displaystyle R=2GM/c^{2}} ,這裡G 是牛頓常數,c 是光速,M 是黑洞的質量。另外,康普頓波長 (λ = ℏ / M c {\displaystyle \scriptstyle {\lambda \;=\;\hbar /Mc}} ,這裡ℏ {\displaystyle \scriptstyle {\hbar }} 是普朗克常数 )代表了質量M 在靜止時可以被定位的最小範圍。對足夠小的M ,縮小後的康普頓波長超過了史瓦西半徑的一半,而這樣則無法存在有關此黑洞的描述(因為無法被定位)。因此可以推斷出,最小的黑洞質量大約是普朗克質量 。
一些現在物理的延伸斷定了更高維度空間的存在。在更高維度的時空,重力的強度在距離縮短時,增加的幅度會比起三維空間要高。在某些特定處理多維的理論下,這個效應會將普朗克尺度降低到TeV左右的範圍。這類物理延伸理論的範例包含了大額外維度 ,藍道爾–桑壯模型 (Randall-Sundrum)內的特例,以及弦理論 的一些處理像是GKP解法。在這些假說之下,微型黑洞的產生有可能是在大型強子對撞機 內就可以觀測到的重要現象。[ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] 並且也很可能會是宇宙射線 就常常引發的一種自然現象。
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