外星文明可能在黑洞附近製造粒子加速器

會不會存在一個先進的外星文明，他們製造了一個由黑洞驅動的粒子加速器來研究「普朗克尺度」的能量?如果真的有這樣一個對撞機藏在宇宙的某個角落，我們能在地球上探測到它嗎?

普林斯頓大學高等研究院的布萊恩?拉基對此作了計算。結果表明，如果真的存在這樣的加速器，我們可以檢測到它產生的攜帶有堯塔電子伏特(YeV=1024eV)量級能量的中微子。

一個先進的外星文明和人類一樣對物理產生了濃厚的興趣，並建造粒子加速器來達到越來越高的能量，這個假設聽起來十分合理。這種能量升級可能是粒子物理學「噩夢」的結果。「噩夢」指的是在標準模型的TeV能量和1028(10 XeV)普朗克能量之間依然沒有新的物理學進展。「粒子物理學的噩夢也是天文學家尋找外星文明的美夢。」拉基說。

外星物理學家面臨的一個重要的問題是，要達到普朗克尺度所需要極大的電磁能量密度，粒子加速器可能會被自己製造出的黑洞撕碎。然而拉基指出，一個聰明的設計師可以解決這個問題，「達到普朗克能量在技術上是允許的，只是極其困難」。

要製造滿足條件的電場，電子同步加速器軌道的半徑至少是太陽半徑的十倍。磁同步加速器可以小一些。至於什麼材料可以用來製造加速器，拉基說，尋常材料無法承受這樣強度的電場。事實上，他認為適合建造這樣一個加速器的地方是黑洞附近。

要獲取有關普朗克尺度物理學的有用信息，粒子的碰撞速度應該是大型強子對撞機(LHC)中速度的1024倍。然而在這些極高速粒子中只有一半能發生碰撞。理論上，沒有發生碰撞的粒子可以到達地球，但目前還不清楚它們能否逃離對撞機內強烈的電磁場。此外，像地球上的對撞機一樣，外星科學家可能會試圖在周圍區域進行輻射屏蔽。分析表明，唯一可能到達地球的粒子是中微子。

這些中微子攜帶的能量比以往任何時候檢測到的還要高十億甚至更多倍。根據計算，它們大多數會在穿過地球海洋時以第二粒子簇射的形式沉積能量。由於很難在海洋中檢測到簇射的光，拉基認為，可以利用水聽器網路監聽簇射發出的聲音。但是，鑒於這些中微子極其罕見，需要放置約十萬個水聽器才有可能發現。

另一種不那麼靈敏的方法是使用月球作為中微子探測器。事實上，NuMoon實驗目前正在使用一台地面射電望遠鏡，試圖探測1020eV中微子撞擊月球表面時所產生的簇射。

雖然對YeV中微子的探測並不能證實外星加速器的存在——一些理論認為，它們可以通過宇宙弦的衰變產生——然而拉基認為，尋找這些高能粒子將是物理學的重大突破。

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