科學家探索宇宙粒子：宛如黑洞吞噬天體

粒子物理學家希望通過位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心大型強子對撞機發現被喻為「上帝粒子」的希格斯玻色子。現在科學家發現了一個探索宇宙粒子的新途徑：通過黑洞的引力波輻射揭開宇宙亞原子粒子的奧秘。維也納科技大學的研究人員為此提供了一個新的概念模型，發現具有極端引力環境的黑洞可能聚集一種目前還處於假想中的亞原子粒子，其被粒子物理學家稱為軸子。

參與本項研究的科學家為加布里埃拉·莫卡努（Gabriela Mocanu）、丹尼爾·格呂米耶（Daniel Grumiller），他們認為雖然目前還沒有證據顯示「軸子」真實存在的證據，但該亞原子粒子被認為是很可能存在，而我們可通過黑洞來「獵取」軸子。在量子力學的神奇世界中，粒子被認為是不僅具有傳統意義上粒子的屬性，也具有波的特點。更大質量的粒子，比如質子，對應的則為較短的波；而質量較輕的粒子，比如光子，則具有更長的波長。由於粒子物理學家假想中的「軸子」質量非常輕，因此該亞原子粒子的波長就相對較長。

一般情況下，黑洞具有強大的引力場，任何物體靠近黑洞的引力作用範圍，都逃不出黑洞的引力場。但是一些粒子在黑洞附近卻有著不一般的行為。就如一個電子在中性氫原子內部繞著質子運動，「軸子」可能在黑洞周圍的軌道上被創建出來。

科學家發現假想中的「軸子」亞原子粒子具有的波長很長，甚至可達到幾公里，因此它們能穩定在類似原子的軌道上。關鍵的區別是，除了在波長不同外，電子圍繞著原子核運行依靠的是電磁力，但「軸子」卻是依靠引力，而且電子則作為「輕子」量子大家族的一部分。「輕子」也受到一些非常嚴格的量子定律約束，比如不可能存在兩個輕子同時佔據相同的軌道位置，它們以正反粒子形式出現。

另一方面，「軸子」為低溫玻色子的凝聚態，在量子理論框架下比「輕子」更加靈活，無數個玻色子可以在同一時間以相同的狀態出現，它們就像是一個大型玻色子聚會。科學家加布里埃拉·莫卡努與丹尼爾·格呂米耶目前已經將這個想法提升到一個新的水平上，即在黑洞邊緣上體現。通過計算髮現應該存在大量的「軸子」存在與黑洞周圍的時空中，形成一團酷似雲團的「玻色子云」，就如同一群蜜蜂聚集在蜂箱周圍。

雖然個別「軸子」攜帶的質量接近於零，但如果存在趨於無窮的「軸子」或者有著較高的數量級，那麼其質量體現就非常可觀了。事實上，科學家們認為「軸子」可能是一種神秘的暗物質粒子，宇宙中大量的「軸子」攜帶了至少一部分的質量，並以暗物質形式存在著。然而，黑洞可能被巨大的「軸子」雲包圍著，那麼我們能從中得到哪些信息呢？

對此，「籠罩在黑洞周圍的軸子云，如同一團鬆散的沙子，如果其中一粒沙子滑落或者受到外來的某種作用力觸發，這團玻色雲就會突然崩潰。」玻色雲很有可能攜帶著一定的質量，發生崩潰時就會發生被科學家稱為「凝聚體爆發」現象，並釋放出巨大的能量，使得時空結構出現漣漪。這種漣漪就是引力波。

引力波的信號在宇宙中是非常微弱的，可以說是非常難以探測，需要極高的靈敏度才有可能檢測出。確切的說，引力波產生於大質量天體運動或者碰撞等事件。

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