摘要：“霍金辐射”从黑洞中泄漏的插图。对在地球上检测到的一种非常强大的粒子起源的新研究可能为证明霍金的一些主要黑洞理论的正确性铺平道路。 （图片来源：VICTOR de SCHWANBERG/科学照片库，来自 Getty Images）

最近发现的一种非常强大的中微子让科学家们摸不着头脑。新的研究表明，这可能是斯蒂芬霍金关于黑洞和早期宇宙的性质是正确的证据。

“霍金辐射”从黑洞中泄漏的插图。对在地球上检测到的一种非常强大的粒子起源的新研究可能为证明霍金的一些主要黑洞理论的正确性铺平道路。 （图片来源：VICTOR de SCHWANBERG/科学照片库，来自 Getty Images）

五十年前，著名的天体物理学家斯蒂芬·霍金 （Stephen Hawking） 提出理论，大爆炸可能已经用微小的黑洞淹没了宇宙。现在，研究人员认为他们可能已经看到了一个爆炸。

2025 年 2 月，由法国、意大利和希腊海岸的水下探测器组成的欧洲合作 KM3NeT 宣布发现了一个非常强大的中微子。这个幽灵般的粒子的能量约为 100 PeV，比世界上最强大的原子粉碎机大型强子对撞机中加速的粒子的能量高出 25 倍以上。

物理学家一直在努力为这样一个高能中微子想出一个解释。但现在，一组没有参与最初探测的研究团队提出了一个令人惊讶的假设：中微子是蒸发黑洞的特征。该团队在一篇已上传到 arXiv 数据库且尚未经过同行评审的论文中描述了他们的提案。

在 1970 年代，霍金意识到黑洞并不完全是黑色的。相反，通过黑洞事件视界和时空量子场之间的复杂相互作用，它们可以发射出缓慢但稳定的辐射流，现在称为霍金辐射。这意味着黑洞会蒸发并最终消失。事实上，随着黑洞变小，它会发出更多的辐射，直到它基本上在高能粒子和辐射的火焰风暴中爆炸——就像 KM3Net 合作发现的中微子一样。

但所有已知的黑洞都非常大——至少是太阳质量的几倍，而且通常要大得多。即使是已知最小的黑洞也需要 10^100 年以上的时间才能消亡。如果 KM3NeT 中微子是由于黑洞爆炸引起的，那么它必须小得多——大约 22,000 磅（10,000 公斤）。这大约相当于两头成年的非洲象的重量，被压缩成一个比原子还小的黑洞。

唯一已知的产生这种微小黑洞的潜在方式是在早期大爆炸的混沌事件中，它可能已经用“原始”黑洞淹没了宇宙。大爆炸中产生的最小的原始黑洞早就爆炸了，而较大的黑洞可能会持续到今天。

不幸的是，一个 22,000 磅重的黑洞不可能从大爆炸一直存活到今天。但作者指出，可能还有一种额外的量子机制——称为“内存负担”——可以让黑洞抵抗衰变。这将使一个 22,000 磅重的黑洞在最终爆炸之前存活数十亿年，在此过程中将高能中微子送向地球。

原始黑洞可能是对暗物质的一种解释——暗物质是宇宙中大部分物质的不可见物质——但到目前为止，对它们的搜索都是徒劳的。这一新见解可能会提供一条有趣的线索。研究人员发现，如果这个质量范围的原始黑洞足够丰富，足以解释所有的暗物质，那么它们应该会有规律地爆炸。他们估计，如果这个假设是正确的，那么 KM3NeT 合作应该会在未来几年内看到另一个引人注目的中微子。

如果这种探测发生，那么我们可能不得不从根本上重新思考我们处理暗物质、高能中微子甚至早期宇宙的物理学的方式。

来源：小齐讲科学