强子对撞机真的会产生黑洞吗?
导读：强子对撞机无法真正产生黑洞。据爱因斯坦的相对论描述的重力性质，大型强子对撞机内不可能产生微小黑洞。然而一些纯理论预言大型强子对撞机能产生这种粒子产品。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的此类粒子会立刻分解。因此它产生的黑洞将没时间浓缩物质

强子对撞机无法真正产生黑洞。

据爱因斯坦的相对论描述的重力性质，大型强子对撞机内不可能产生微小黑洞。然而一些纯理论预言大型强子对撞机能产生这种粒子产品。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的此类粒子会立刻分解。因此它产生的黑洞将没时间浓缩物质，产生肉眼可见的结果。

大型强子对撞机内发生的撞击，与地球等天体和宇宙射线发生碰撞不同，在大型强子对撞机内的碰撞过程中产生的新粒子，一般比宇宙射线产生的粒子的运行速度更加缓慢。稳定的黑洞不是带电，就是呈中性。

不管是宇宙射线产生的粒子，还是大型强子对撞机产生的粒子，如果它们带电，它们就能与普通物质结合，这个过程在粒子穿越地球时会停止。地球依然存在的事实，排除了宇宙射线或大型强子对撞机可产生带电且危险的微小黑洞的可能性。

扩展资料

LHC（大型强子对撞机）一直试图制造出迷你黑洞，但始终未能成功。在论文中研究人员对此进行了解释，认为这是因为在四个维度中产生黑洞所需的能量远大于目前LHC所能达到的能级。

利用引力虹理论，科学家们发现，在LHC中产生迷你黑洞所需的能量比先前认为的要多一点点。到目前为止，LHC已经对53TeV以下的能量做了测试。根据引力虹理论，这些能量还是稍微低了点。模型预测要在6维度空间产生黑洞需要95TeV的能量，而在10个维度中产生则需要119TeV的能量。

-大型强子对撞机

凤凰网-探测迷你黑洞或可证明平行宇宙的存在

强子，属于现代粒子物理学中的概念，也是量子力学中的重要概念。

强子(Hadron)是一种亚原子粒子，所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。强子，包括重子和介子。

按现代的粒子物理学中的标准模型理论而言，强子是由夸克、反夸克和胶子组成的。胶子是量子色动力学中的基本粒子，它将夸克连在一起，强子是这些连线的产物。

基本介绍 中文名 ：强子 外文名 ：Hadron 解释 ：粒子物理学中和量子力学的概念 类型 ：亚原子粒子 分类,构成,层子模型,相关观点, 分类 按其组成夸克的不同，强子还可以分为： 重子(Baryon)：重子由三个夸克或三个反夸克组成，它们的自旋总是半数的，也就是说，它们是费米子。它们包括人们比较熟悉的组成原子核的质子和中子和一般鲜为人知的超子（Hyperon, 比如Δ、Λ、Σ、Ξ和Ω），这些超子一般比核子重，而且寿命非常短。 介子(Meson)：介子由一个夸克和一个反夸克组成，它们的自旋是整数的，也就是说，它们是玻色子。介子有许多种。在高空射线与地球空气相互作用时会产生介子。 其它很稀有和奇怪的强子。 由多于三个但单数的夸克或反夸克组成类似重子的强子。 由多于一对夸克-反夸克对组成的类似介子的强子。 完全由胶子组成的粒子。 介子的自旋（粒子的固有角动量）量子数为整数（也称玻色子） 重子的自旋量子数为半整数。(也属于费米子） 质子的自旋量子数为 半整数 1/2，并且参与强相互作用。所以质子属于强子的一种。 目前发现的所有强子都满足盖尔曼-西岛关系，即：S=2（Q-I3）-B，S是奇异数，Q是电荷，I3是同位旋，B为重子数 相关词条：大型强子对撞机世界上最强大的粒子加速器。 构成 强子的构成是粒子物理的基本问题之一 在朴素夸克模型中，强子具有 （介子）和qqq（重子）构成。但是这种简单的构成正受到来自实验的严峻挑战。无论是越来越多的无法归类的强子态，还是具有无法为朴素夸克模型所容许量子数的介子的发现，都暗示有超越朴素夸克模型构成的新强子存在。 胶球、多夸克态和混杂子是三种可能的新强子构造，它们分别是胶子、多夸克以及夸克与胶子的束缚态。本文将研究这些新强子的性质。首先是所采用的研究 *** 的介绍，由于我们采用QCD求和规则作为我们的主要理论框架，因此对于瞬子物理我们主要采用一种易于使用到QCD求和规则框架内的半唯象 *** ，即单瞬子近似。 对于某些特定新强子性质的研究。 在考虑了直接的瞬子效应后，我们在QCD求和规则的框架内研究了 胶球的质量问题。结果显示在考虑了瞬子效应后，胶球的质量被大大降低。之后我们考虑瞬子效应在标量胶球衰变中的作用。我们发现由于非微扰效应，标量胶球衰变过程中 对称性是被很好保持的。我们也考虑了标量胶球的四夸克衰变与两夸克衰变宽度之比。与普通介子衰变相比，我们预言标量胶球衰变会有较大的多强子末态分支比。 首先构造了两个典型的 分子四夸克态，利用考虑瞬子效应修正后的QCD求和规则研究它们的质量问题。我们发现我们的模型可以在14GeV附近容纳两个不同的 四夸克介子。接着构造具有Diquark结构和分子态结构的四夸克态，并研究了它们的衰变方式。 在已有的 和 混杂子质量的求和规则中考虑直接的瞬子效应，研究瞬子在其中所起的作用，并给出较稳定的 胶球的质量预言。 1964 年，美国科学家盖尔曼等人提出“夸克模型”。他们认为，所有的强子都是由若干种叫做“夸克”的更深层次的粒子组成。西方人将这些粒子称为“夸克”，中国人则常常又称它们为“ 层子”。顾名思义，层子是相对电子、质子、中子这些基本粒子来说的，它属于“下一层次的粒子”。盖尔曼等人认为夸克带“分数电荷”，它们被禁闭在强子内部，不能脱离强子自由运动。 夸克是物质分割的极限 因为夸克被禁闭在强子内部，本身也无法直接观察。然而，对大自然的好奇心，促使人们对夸克是否还有“内部结构”这个问题产生浓厚的兴趣。目前的迹象表明，夸克和轻子可能是由某些更为基本的粒子所组成，夸克和轻子之间具有极大的对称性。根据目前的理论，夸克可分为三代，每代有两种（不计反夸克），它们分别是（u,d）、（s, c）和（t,b）。轻子也有三代，每代也有两种。如此多的粒子表明，即便夸克和轻子，也不可能是物质分割的“最小单元”。 但是从1964 年至今，人们还没有“看到”过夸克的真实面目。在盖尔曼提出的夸克理论中，他假设存在三种夸克。他用这三种夸克及它们的反粒子来说明微观粒子构成的模型，取得了很大的成功。但是，由于物理学家至今还不能使夸克脱离其他微观粒子而独立存在，它只能像犯了错误而被关禁闭的士兵那样，被幽禁在微观粒子中。所以，“夸克禁闭”成了当今粒子物理学的难题之一，这对哲学中关于物质无限可分的观点，也是一次严峻的挑战。 近半个世纪以来，物理学家为了寻找自由夸克，绞尽了脑汁。每当一台新的高能加速器建成以后，首要的任务之一就是试图找到夸克。有的物理学家把微观粒子想成一只口袋，夸克永远被裹在这只口袋里——在这口袋的小范围内，它可以自由飞翔，但决不许脱离这个口袋。就是这个神秘的口袋，似乎要把夸克同外界永远隔离开来。也有的物理学家把微观构想成一口半径很小又很深的“ 井”，夸克过的就是这种“ 坐‘井’观天”的生活。在“井”里它们都相当自由，运动速度也不快，可就是跑不出去。人们必须提供极大的能量，才能把它从“井”底拉出来。但是目前人们还没有办法产生这么大的能量，使夸克获得“解放”。 既然不能直接找到自由夸克，一些物理学家就改变了策略，企图间接地搜寻它。因为根据理论推测，夸克带有所谓的“分数电荷”，这使物理学家看到了一线希望。他们认为只要找到了“分数电荷”的携带者，那也许它就是夸克的化身了。因此物理学家在粒子加速器、陨石、月球、地下深井和海底等许多地方“张罗织网”，到处寻找具有“分数电荷”的粒子。 目前探测夸克结构和轻子结构的实验都在进行中，但未取得进展。考虑到原子和原子核的线度相差10 万倍，因而可以预言夸克的结构最多只能在10 -20 米的尺度上显示出来；但目前的实验只能探测到10 -17 米的线度，因而夸克究竟是否有“内部结构”，至今还是一个谜。 层子模型 强子结构的层子模型 是在1965年9月到1966年6月之间完成的。当时的研究背景是这样的：在电子、质子、中子发现之后，人们普遍认为它们是构成物质的终极单元，称之为“基本粒子”。随着介子和超子在20世纪40到50年代的陆续发现，基本粒子的家族迅速扩大，这些粒子绝大部分是强作用粒子，简称强子。很难想像这么多的强子都是基本粒子。1955年日本物理学家坂田提出了一个结构模型：强子中只有质子、中子和超子三种是基础的粒子，由它们构成其他所有的强子。坂田模型存在一系列困难，但是所提出的强子具有内部结构的思想是正确的。1964年美国物理学家盖尔曼改造了坂田模型，提出了“夸克模型”，认为强子是由三种具有SU(3)对称性的组分构成的，他把这些组分称为夸克。 到了1965年，基本粒子表中粒子的数目已经可以与周期表中元素的数目相比，其中重子的自旋可以高达11/2，并且实验上关于核子的电磁形状因子的测量说明以前被认为是基本粒子的核子具有一定的大小和空间结构。这些事实说明了两点，一是“基本粒子”并不基本，二是强子有着内部结构。坂田模型和夸克模型都是关于强子结构的科学构想，有待于进一步发展为强子结构的科学理论。但是在当时发展强子结构的理论有困难，因为不知道在强子内部是否有新的力学规律在起作用，不知道强相互作用的具体形式，不知道处理强相互作用的数学 *** ，所以在结构模型中还只限于讨论由对称性能够得出的强子分类、新粒子预言和诸如质量、自旋、电荷、磁矩等静态性质。进一步的发展必须超出对称性的范畴，引入动力学起作用的因素。 在当时已知的更高能量下，物理实验结果表明量子数、本征值、几率波这些概念仍然有效，也就是说在强子内部的小尺度范围中，用波函式描述状态、用算符描述物理量的基本概念和 *** 仍然有效。于是他提出引入强子内部的结构波函式来描述强子内部结构的状态，至于决定波函式的力学规律和运动方程等则留待以后去讨论，一些严格的物理要求如相对论洛伦兹协变性和内部对称性等已经大大限制了波函式可能具有的形式。强子的组成及遵从的对称性是否取夸克模型或坂田模型的其他变种，所以后来按钱三强的建议把强子的组分粒子称为“层子”，表示物质结构许多层次中的一个层次的意思。在引入波函式以描述运动着的强子时，他认为应当区分描述内部运动和整体运动的两个概念。通过对已知实验数据的分析，他提出层子在强子内部的运动速度远小于光速，是非相对论性的，虽然强子的整体运动可以是相对论性的。 这样，可以在强子的静止坐标系中定出非相对论性的结构波函式，然后通过洛伦兹变换得到作自由运动的强子的波函式。在讨论强子发生转化的过程时，朱洪元引入始态和终态强子结构波函式的重叠积分的概念和具有特定的对称性的强子构成组分（层子之间的相互作用来计算跃迁矩阵元，用以统一地描述一系列强子的转化过程。在这些概念和 *** 的基础上，由钱三强大力支持，朱洪元领导的粒子理论研究集体系统地研究了强子的力学、电磁及几何等静态性质，以及强子的电磁衰变、弱衰变、强衰变等动态过程。在九个月里，他们发表了46篇科学论文，得到了一系列理论结果，其中许多和实验结果相符合。有一些当时没有实验数据，在后来才得到实验的证实。也有一些理论结果与实验不合，有待后来的实验和理论工作的新进展来解决。 “层子模型”是强子结构研究的一个重要开拓，它是在层子之间的动力学理论提出来之前的一个方向性的系统工作。这个理论中提出的强子内部结构波函式和波函式的重叠积分的概念沿用至今，随着层子间强相互作用的动力学理论的建立，它们越来越细致地被确定下来。在1966年北京亚太科学讨论会上，巴基斯坦诺贝尔物理学得主萨拉姆高度评价了这项工作。很可惜，朱洪元和中国粒子物理学家在理论上一个很好的开头被随后十年的大破坏所打断。 相关观点 核子（强子）是夸克、胶子的束缚态，由量子色动力学QCD描述。由于QCD的基本特性（高能标度下的渐近自由、低能标度下色禁闭及动力学手征对称性破缺），对核子（强子）结构和性质的QCD图象是标度相关的，在高能标度下描述强子的是与探测强子结构的硬过程相联系的QCD部分子模型，强子的夸克、胶子结构信息通过QCD部分求和规则得到，QCD微扰论是适用的理论，在低能标度时，必须发展QCD非微扰途径来描述核子（强子）。 虽然夸克模型当时取得了许多成功，但也遇到了一些麻烦， 如重子的夸克结构理论认为，象Ω-和Δ++这样的重子可以由三个相同夸克组成，且都处于基态，自旋方向相同，这种在同一能级上存在有三个全同粒子的现象是违反泡利不相容原理的。泡利不相容原理说的是两个费米子是不能处于相同的状态中的。 夸克的自旋为半整数，是费米子，当然是不能违反泡利原理的。但物理学家自有办法，你不是说三个夸克全同吗？那我给它们来个编号或著上“颜色”（红、黄、蓝），那三个夸克不就不全同了，从而不再违反泡利原理了。的确，在1964年，格林伯格引入了夸克的这一种自由度——“颜色”的概念。当然这里的“颜色”并不是视觉感受到的颜色，它是一种新引入的自由度的代名词，与电子带电荷相类似，夸克带颜色荷。这样一来，每味夸克就有三种颜色，夸克的种类一下子由原来的6种扩展到18种，再加上它们的反粒子，那么自然界一共有36种夸克，它们和轻子（如电子、μ子、τ子及其相应的中微子）、规范粒子（如光子、三个传递控制夸克轻子衰变的弱相互作用的中间玻色子、八个传递强（色）相互作用的胶子）一起组成了大千世界。夸克具有颜色自由度的 理论得到了不少实验的支持，在70年代发展成为强相互作用的重要理论——量子色动力学。 1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和G·茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——Quark组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。夸克一词是盖尔曼取自詹姆斯·乔埃斯的小说《芬尼根彻夜祭》的词句“为马克检阅者王，三声夸克（Three quarks for Muster Mark）”。夸克在该书中具有多种含义，其中之一是一种海鸟的叫声。他认为，这适合他最初认为“基本粒子不基本、基本电荷非整数”的奇特想法，同时他也指出这只是一个笑话，这是对矫饰的科学语言的反抗。另外，也可能是出于他对鸟类的喜爱。

一位抽象艺术家的插图展示了高能强子碰撞。（©Giroscience/Shutterstock）

飞片，拉链，抖动，吊杆。夸克是构成宇宙万物的微小粒子，在科学家们开始怀疑这些粒子存在的53年后，物理学家们仍然对其神秘莫测。它们在科学仪器的敏感度边缘游荡，被藏在更大的粒子中，并在一束光穿过一粒盐的一半时间内从更高的形式衰变为最简单的形式。小家伙们不轻易放弃他们的秘密。“KdSPE”“KDSPs”，这就是为什么物理学家们花费了五多年的时间来证实他们从夸克科学开始以来一直在寻找的一种外来粒子的存在：大量（至少在亚原子粒子方面）。难以捉摸的四夸克。特拉维夫大学的KDSPE“KDSPs”物理学家Marek Karliner和芝加哥大学的Jonathan Rosner证实，奇怪的、巨大的四夸克可以以最纯净、最真实的形式存在：四个粒子，它们在一个更大的粒子中相互作用，没有屏障将它们分开。他们在即将出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上发表的一篇论文中报告说，它是稳定的，而且很可能是在瑞士欧洲核子研究中心（CERN）粒子物理实验室的大型强子对撞机上产生的。[超越希格斯：5个可能潜伏在宇宙中的难以捉摸的粒子]

坚持住了-什么是夸克如果你对粒子物理学有一点了解，你可能知道所有有质量的东西都是由原子组成的。稍微深入研究粒子物理学，就会发现这些原子是由亚原子粒子——质子、中子和电子组成的。更深入的研究将揭示夸克。

中子和质子是被称为强子的一类粒子中最常见的例子。如果你能窥视强子，你会发现它是由更基本的粒子组成，紧紧地粘在一起。这些是夸克。

一个图表显示了夸克通常如何符合我们对微小粒子的理解。（udaix/Shutterstock）

类原子根据其原子核中质子和中子的组合采用不同的性质，强子从其驻留夸克的组合中获得其性质。质子？那是两个“上”夸克和一个“下”夸克。中子？它们由两个“向下”夸克和一个“向上”夸克组成。[古怪的物理：自然界最酷的小粒子]

（电子不是由夸克组成，因为它们不是强子-它们是轻子，是夸克的一类远亲的一部分。）

“up”和“down”是夸克最常见的两种类型，但它们只是六分之二。其他四个“魅力”，“顶部”，“奇怪”和“底部”夸克-存在于大爆炸后的时刻，他们出现在极端情况下，例如在粒子碰撞中的高速碰撞。但它们比上下夸克重得多，而且它们往往在产生的瞬间衰变为较轻的同系夸克。

，但这些较重的夸克可以持续足够长的时间，结合成具有不寻常性质的奇怪强子，在夸克在其内部快速运动的很短寿命内是稳定的。一些很好的例子：“双魅力重子”，或者由两个魅力夸克和一个较轻夸克组成的强子；以及它的近亲，形成于由两个巨大的底部夸克和一个较轻夸克组成的强子在瞬间融合在一起，其威力比氢弹内的单个融合反应更大。（值得注意的是，由于重夸克寿命短，底部夸克聚变在军事上是无用的。）

玩弄颜色

“多年来人们一直怀疑[四夸克]是不可能的，“Karliner告诉现场科学，”

这是因为物理定律表明四个夸克实际上不能结合成一个稳定的强子。原因如下：就像在原子中，两个原子之间的吸引力力学认为两个不同颜色的魅力夸克——比如说，一个红色的魅力夸克和一个绿色的魅力夸克——应该与魅力夸克和它的反物质孪生体——比如说，一个红色的魅力夸克和一个抗扭曲的魅力反夸克的一半能量结合在一起。科学家们已经测量了这种键的能量，所以a charm魅力键的能量应该是它的一半。

所以Karliner和Rosner研究了这些数字，他们发现双魅力重子和双底重子的质量应该是3627mev，正负12mev。他们发表论文，推动欧洲核子研究组织（CERN）的实验人员开始狩猎，Karliner说，

是欧洲核子研究中心的LHCb探测器。（欧洲核子研究中心）

，但是Karliner和Rosner为欧洲核子研究中心提供了一个路线图，最终，欧洲核子研究中心的科学家们加入了这个计划。2017年7月，在大型强子对撞机（LHC）中出现了之一个确定的双魅力重子。[照片：世界上更大的原子粉碎机（LHC）]“实验人员一开始相当怀疑”是否有可能在现实世界中找到双魅力的重子，Karliner说这就像在大海捞针，而不是在大海捞针，而是在大海捞针。

“我们在2014年预测，这个双魅力重子的质量将是3627mev，大约12 MeV，”Karliner说大型强子对撞机测量到3621mev，给予或接受1Mev。

换句话说，他们把它钉住了。

并且由于他们的计算结果是正确的，Karliner和Rosner有一个通往真正稳定的四夸克的路线图。

是量子力学中一个大的、胖的、快乐的家族

，Karliner解释说，有一个普遍的规则是，重的夸克往往比轻夸克更紧密地结合在一起。所以，如果你要找到一个稳定的四夸克，它可能会涉及到一些来自味道谱较重一端的夸克。

Karliner和Rosner一宣布双魅力重子测量就开始工作。首先，他们计算了由两个魅力夸克和两个较轻的反夸克组成的四夸克的质量；毕竟魅力夸克是相当粗的，大约是质子质量的15倍。结果呢？一个双魅力的四夸克正处在稳定和不稳定的边缘，两边都有出错的空间——换句话说，太不确定了，不能称之为发现。

，但魅力夸克并不是周围最重的夸克。进入底部夸克，一个基本粒子的真正怪物，质量约为其迷人兄弟的35倍，结合能随之跃升。

将其中的两个融合在一起，Karliner和Rosner计算出，加上一个向上的反夸克和一个向下的反夸克，最后你将得到一个稳定的四人-转换得如此之多在更大质量阈值下，它们的体积达到215 MeV，误差范围仅为12兆电子伏。“KDSPE”“KDSPs”“这一切的结果是，我们现在对这个物体的质量有一个强大的预测，这是理论物理学这一分支的圣杯，”Karliner说，“KdSPE”“KDSPs”。四夸克一旦被创造出来就不会活得很长；它仅仅在十分之一皮秒后就消失了，也就是说它需要一束光穿过一个微观皮肤细胞的时间。然后它将衰变为上下夸克的简单组合。但在量子力学尺度上，01皮秒（十分之一万亿分之一秒）足够长，可以被认为是一个稳定的粒子。

“就好像你把人类的一生比作（大陆的运动），”Karliner说如果你有一些生物以几分之一秒的尺度生活，那么人类的生命将几乎是无限的。

到瑞士

下一步，一旦一个粒子被理论家预测出来，欧洲核子研究中心的实验人员就要尝试在他们的粒子粉碎器的数英里长的管子里制造它，大型强子对撞机。

可能是一个艰苦的过程，特别是由于底夸克的特殊性质

大型强子对撞机的工作原理是以光速的很大一部分将质子猛击在一起，向对撞机释放足够的能量，使其中一些质子变成质量。质量的一小部分会凝结成稀有的物质形式，就像那个双魅力的重子。

，但是粒子越重，它在大型强子对撞机中出现的几率就越低。底部夸克是非常不可能的创造物。“KdSPE”“KDSPs”为了构建四夸克，Karliner说，LHC必须在它们紧密结合的两个底部夸克中产生它们结合在一起，然后用两个轻的反夸克“装饰”它们。然后，它必须一次又一次地这样做，直到它发生的次数足够多，研究人员可以确定他们的结果。

但这并不像听起来那么可能。

结果是，如果你考虑如何在实验室里制造这些东西，“Karliner说，”制造它们的概率只是稍微小一些很可能比发现有两个底夸克和一个轻夸克的重子要好。

和狩猎已经开始。

一旦发现两个底夸克重子，Karliner说-他预计在未来几年内的一个结果-四夸克出现时时钟开始滴答作响。

在乙醚的某处是一个强子，物理学家已经搜寻了53年。但现在他们已经闻到了它的气味。

编者注：这篇文章是为了修正研究人员早先对重子的大量预言而更新的。它是3627mev，而不是4627mev。

最初发表在《生命科学》杂志上。