導入
マイクロ ブラック ホールは、量子ブラック ホールまたはミニ ブラック ホールとも呼ばれる小さな仮説的なブラック ホールであり、量子力学に関連する効果が重要な役割を果たします。
このような量子ブラック ホールは、初期宇宙の非常に高密度な環境、またはその後の相転移中に生成された可能性があります。この場合、私たちは原始ブラック ホールについて話します。ホーキング放射によって放出されるはずの粒子のおかげで、それらは天体物理学者によってすぐに検出される可能性があります。
空間の追加次元に関するいくつかの理論は、マイクロ ブラック ホールが TeV (テラ電子ボルト) 程度の比較的低いエネルギーで形成される可能性があると予測しています。これは、LHC などの粒子加速器が利用できるエネルギー領域です (大型ハドロン衝突型加速器）。この可能性に関するメディアの報道は、国民の間に懸念を引き起こしました。しかし、最終的に生成される量子ブラックホールは、完全に蒸発するか、非常に弱い相互作用しか残さない残留物を残して瞬時に蒸発します。理論的議論に加えて、地球に継続的に照射されている宇宙線は、質量中心でのエネルギーが数百 TeV に達する可能性があるにもかかわらず、いかなる大災害も引き起こしていないことに注目します。希望】 。
ブラックホールの最小質量
原理的には、ブラック ホールはプランク質量よりも大きな質量を持つことができます。ブラックホールを生成するには、単に所定の領域に十分な質量またはエネルギーを集中させ、その領域からの脱出速度が光速よりも大きくなるようにします。この条件により、シュヴァルツシルト半径R = 2 G M / c 2が得られます。
ここで、G はニュートン定数です
c 光の速度。
。これは質量 M のブラック ホールのサイズに相当します。
さらに、コンプトン波長λ = h / M c 、
ここで、h はプランク定数、
は、静止している質量 M を見つけることができる最小領域のサイズを表します。 M が十分に低い場合、コンプトン波長はシュワルツシルト半径を超え、ブラック ホールを形成することは不可能です。したがって、ブラック ホールの最小質量はプランク質量と同じ桁になります。
現代物理学の拡張の中には、空間の追加次元の存在を前提としているものもあります。このような条件下では、距離が減少するにつれて、通常の 3 次元空間の表現よりも重力がより急速に増加する可能性があります。追加次元の一部の構成では、この効果によりプランク質量が TeV スケールまで減少します。これらのモデルの予測が真実であれば、マイクロ ブラック ホールの生成は、LHC での重要かつ観察可能な影響となる可能性があります。それは宇宙線によって引き起こされる一般的な自然現象でもあるでしょう。
原始ブラックホール
原初の宇宙での訓練
ブラックホールの生成には、対応するシュヴァルツシルト半径内に質量またはエネルギーが集中する必要があります。ビッグバンの直後、宇宙はそのシュヴァルツシルト半径内に収まるほど密度が高かったと考えられています。しかし、その膨張速度により重力崩壊は防げたであろう。これは、さまざまなサイズのブラックホールが局所的に形成された可能性を排除するものではありません。このようにして形成されたブラックホールを原始ブラックホールと呼びます。これは、マイクロ ブラック ホールの形成に関して最も広く受け入れられている理論です。
期待される観察可能な効果
十分に低い質量のそれぞれの原始ブラック ホールは、宇宙の存続期間中にプランク質量に達するまでホーキング放射によって蒸発するはずです。したがって、約10 15グラムの初期質量を持った原始ブラックホールは現在、蒸発の最終段階にあるでしょう（最も軽いものはすでに蒸発を終えています）。 2008 年 6 月に打ち上げられたガンマ線天文学用の (フェルミ宇宙望遠鏡) は、最適な状況下で、寿命の終わりに伴うガンマ線バーストを観察することによって、原始ブラック ホールの存在と蒸発の実験的証拠を検出することができました。
マイクロ ブラック ホールと星や惑星などの物体との衝突が観測可能な影響を与える可能性はほとんどありません。実際、これらのブラック ホールのサイズは非常に小さいため、これらの原子のいくつかと相互作用することなく、原子で構成される通常の物質を通過することができます。
