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    被发表在2006年5月24日《物理学评论D(Physical Review D)》杂志的一个在线版本上。基顿是罗特格斯大学的一位天文学和物理学教授,彼得斯是杜克大学的一位数学和物理学教授。他们的研究得到了美国国家科学基金的资助。 兰德尔-桑卓姆的膜世界模型得名于它的创始人——哈佛大学的物理学家利萨·兰德尔(Lisa Randall)和约翰霍普金斯大学的物理学家拉曼·桑卓姆(Raman Sundrum),它为一种不同于广义相对论的、关于引力如何塑造宇宙的过程,提供了一个数学描述。 基顿和彼得斯专注于膜世界理论的一个与引力有关的特殊结果,它与爱因斯坦理论的结果并不相同。 膜世界理论预言,宇宙早期产生的相对较小的“黑洞”可以留存至今。这些黑洞的质量类似于较小的小行星,可能是宇宙“暗物质”的一部分。正如它的名字所暗示的,暗物质不会发射或反射光线,但确实可以施加引力作用。 另一方面,广义相对论预言,这样的原初黑洞已经不复存在,因为它们早该蒸发殆尽了。 “当我们估算膜世界黑洞可能距离地球有多远时,我们惊奇地发现,最近的黑洞也许就位于冥王星轨道以内,”基顿说。 彼得斯补充说,“如果膜世界黑洞在我们附近的暗物质中只占到1%,这只是一个保守的假设,那么我们的太阳系中就将存在着几千个膜世界黑洞。” 不过,膜世界黑洞是否真的存在,是否真的为5维的膜世界理论提供了证据支持呢? 科学家证明,通过观测这些膜世界黑洞对电磁辐射的影响,这个问题应该可以得到解答。任何辐射从一个黑洞附近经过时,都会受到这个天体巨大引力的作用,产生一种被称为“引力透镜”的效应。 “在伽玛暴中寻找膜世界黑洞产生的引力透镜效应,这是一个不错选择,”基顿说。这些伽玛射线暴被认为是由宇宙中巨大的-所产生的。这种来源于外太空的伽玛暴是在20世纪60年代,被美国空军意外发现的。 基顿和彼得斯计算出,膜宇宙黑洞可以阻碍伽玛射线的传播,就像池塘中的一块岩石阻碍了经过的水波一样。岩石会在下游产生一种“干涉图案”,其中一些水波的波峰较高,一些的波谷较深,还有一些的波峰和波谷则会彼此抵消。这种干涉图案同时携带着水和岩石的特征信号。 类似的,一个膜世界黑洞也会在路过的伽玛射线暴中产生干涉图案,基顿和彼得斯说。两位科学家预言,结果产生的明暗“条纹”为探测膜世界黑洞的性质提供了一种方法,进而可以透露时空本身的秘密。 “我们发现四维空间的信号出现在了干涉图案之中,”彼得斯说。“与广义相对论的结果相比,多出的空间维度产生的条纹更加紧缩。” 彼得斯和基顿说,利用伽玛射线太空大面积望远镜(Gamma-ray Large Area Space Telescope),预言的伽玛射线干涉图案将有可能被测量出来。这台望远镜由NASA、美国能源部以及法国、德国、日本、意大利和瑞典的研究所共同开发研制,预计将在2007年8月发射升空。 两位科学家说,他们的预言可以应用于所有的膜世界黑洞,不论它是否处于我们的太阳系内。 “如果膜世界理论是正确的,”他们说,“宇宙中就将遍布着非常大量的膜世界黑洞,每一个都携带着第四维空间存在的信号。”
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