Question

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微型黑洞蒸发之谜

沈 英 甲

①科学家认为，除了质子间和超对称粒子间的碰撞外，导致产生反质子的基本粒子现象，还有微型黑洞的蒸发。

②英国物理学家、黑洞蒸发理论提出者斯蒂芬·霍金对与大型黑洞相比较要小得多的黑洞进行了探究，他认为在刚诞生不久的宇宙，由于若干因素导致能量密度分布极不均衡，密度高的极小部分会因自身重力收缩，可能形成微型黑洞。如果这类微型黑洞仍大量存在于银河系和宇宙之中的话，就有可能随着它的蒸发放射出反质子，并倾泻到地球上。

③从比质子还要小的微观尺度来看，能量等所有物质不会维持在一个定值，而是在波动。在“虚无”状态，甚至在完全不存在物质的真实中，也不停地进行着粒子与反粒子的对生成和对湮没，在黑洞表面的真空中也反复着这一过程，具有负能量的粒子或是反粒子会陷入黑洞的强重力场，于是与其相对的粒子或反粒子就会从黑洞被释放出来。

④黑洞会把物质、能量或者信息统统吸入，但是比质子还要小的微型黑洞会因为这种强重力场的量子效应，释放出粒子和能量。斯蒂芬·霍金进一步说明，黑洞释出能力也就是它具有的“温度”，这种温度与黑洞的质量成反比，所以黑洞释放出粒子后会变轻变小，温度不断升高。最后，黑洞温度急剧升至无限高，爆发性地释放出粒子，然后归于灭亡。

⑤如果早期宇宙几乎都是由微型黑洞构成的话，这些微型黑洞就会参与银河系的形成，大量微型黑洞就会在银河系周围形成晕圈状的球形分布。这些微型黑洞的质量和温度各异，从几乎不再释放粒子的冷却黑洞到爆发性持续蒸发的，黑洞可能类型众多，迄今为止已经消失的也不计其数。

⑥微型黑洞的温度一旦达到极高，在爆发之前的数千万年间会持续释放出质子和反质子等粒子，释放出的反质子以低能量者居多。

⑦高温物质会释放出粒子和反粒子，其中也包括反质子。但是没有人预言初期的宇宙到底能生成多少微型黑洞，银河系中也许完全不存在微型黑洞，也许存在甚多微型黑洞。不过，科学家有可能利用高性能的探测器准确无误地捕捉到来自宇宙的反质子。具有低能的反质子由宇宙线碰撞是困难的，十分罕见。所以，来自宇宙空间的低能反质子是探寻微型黑洞蒸发的极理想的途径。通过科学家实验，这种探索开始成为可能。

⑧大爆炸结束时的宇宙被称为“放晴的宇宙”，只是靠光信息来观察比“放晴的宇宙”更早期的宇宙是不可能的。对此，只能靠找寻微型黑洞——这一来自极早期宇宙的化石，来研究刚刚诞生的宇宙及超微观尺度上宇宙密度的变化，这在理论上是可行的。

⑨科学家要深入地探究，是否存在处于低能状态的来自微型黑洞的反质子。低能粒子流因地球磁场而发生弯曲，只倾注于靠近地球磁极的高纬度地区，国际空间站的轨道与赤道的夹角为51度，无法观察。科学家认为，有必要在地磁极附近通过高空气球进行长期观察，为此要减低检测器的重量，降低耗电，将来从阿拉斯加北部围绕北极进行环球飞行，或围绕南极点实现20天气球飞行，最终揭开有关反质子的谜团。

（节选自《知识就是力量》2011年第10期）

1.下列关于“微型黑洞”的表述，不正确的一项是（   ）

A．微型黑洞是相对于大型黑洞存在的一种现象，诞生于早期的宇宙，并可能参与银河系的形成。

B．微型黑洞释放出变轻变小的粒子与不断升高温度的能量，在此情况下，温度与黑洞的质量成反比。

C．微型黑洞是由于各种特定因素影响了黑洞能量密度，密度高的极小部分收缩，最终可能形成微型黑洞。

D．探寻微型黑洞蒸发的最佳途径就是找到低能量反质子，因为它具有数量多与不易受到宇宙线碰撞的特性。

2.下列对“微型黑洞蒸发”的阐述，正确的一项是（   ）

A．能量等物质会处于波动状态，且发生于黑洞表面的真空。

B．黑洞的强重力场充斥着粒子和反粒子，从而把相对的粒子和反粒子释放出来。

C．微型黑洞蒸发的过程就是释放粒子和能量的过程，这就是具有的温度。

D．微型黑洞有个强重力场，缺此就无法产生黑洞蒸发。

3.下列对文章内容的推断，不正确的一项是（   ）

A．微型黑洞的高温物质会释放出粒子、反粒子和反质子，其中反质子与微型黑洞蒸发密切相关。

B．从理论上讲，利用现代科技手段找寻微型黑洞完全可以打开刚诞生宇宙和超微观尺度上宇宙变化之谜。

C．要深入研究低能状态的反质子要到近地球磁极的高纬度地区，因为地球磁极致使低能粒子流发生了弯曲而注入到这些区域。

D．微型黑洞质量和温度各不相同，数量也是未知数，它们一直处于不断生成和不断消失的循环往复的过程。

Answer

1.B

2.C

3.A

【解析】

1.

试题分析：A．综合第二、五段的第一句话可知此项正确。B．从第四段的“这种温度与黑洞的质量成反比，所以黑洞释放粒子后会变轻变小，温度不断升高”可知，此处为因果倒置。另外，变轻变小和温度升高是微型黑洞，不是粒子，此为张冠李戴的错误。C．由第二段第一句可知正确。D．综合第七段倒数第二、三句可知正确。

考点：理解文中重要概念的含义。能力层级为理解B。

2.

试题分析：A项从第③段信息“在‘虚无’状态……”“在黑洞表面的真空中也反复着这一过程”来看，此处为缩小外延的错误。B项从第③段最后一句话可知，此项的“和”应为“或”。D项说法绝对化。

考点：筛选并整合文中的信息。能力层级为分析综合C。

3.

试题分析：A项从第①⑥段和第⑦段的第一句话可知，反质子是反粒子的一种，两者是种属关系，因此不能并列。

考点：探究文本中的某些问题，提出自己的见解。能力层级为探究F。