如何利用黑洞作为超级粒子加速器？
在大型强子对撞机(LHC)于2012年发现粒子物理中的最后一个谜题——希格斯玻色子之后，关于下一步该怎么做的讨论很多。大型强子对撞机(LHC)是目前世界上最强的粒子加速器，对撞粒子的能量约为13万亿电子伏特。
虽然这有一些超出标准模型的物理含义，但它可能无法解决粒子物理学中的一些最大问题，物理学家需要更强大的粒子加速器。对此，有物理学家提出要建造一个能量是大型强子对撞机十倍的环形对撞机。然而，建造和运行新粒子加速器的成本将非常高，这使得一些物理学家怀疑是否值得花费这些成本。
但是，如果我们可以使用宇宙中已经存在的粒子加速器，情况就不是这样了。科学家们已经知道黑洞是宇宙中最强大的“引擎”。它们可以产生高能粒子射流，这些粒子被加速到接近光速，然后离开黑洞。
不幸的是，黑洞产生的任何奇怪的高能粒子都会迅速衰变，所以我们无法直接观测到这些可能在标准模型之外的粒子。然而，最近发表在《物理评论D》上的一篇文章提出，我们或许可以通过引力波间接观测到奇怪的高能粒子。
在过去的几年里，天文学家观测到了黑洞和中子星合并产生的引力波。我们可以用足够的灵敏度去观察它们，从而可以确定一些事情，比如合并的初始质量和角动量，以及由此产生的黑洞质量和角动量。但我们应该可以更灵敏地测量合并过程中的其他能量波动，这是这篇新论文的出发点。
旋转的黑洞往往会通过一种叫做“参照系拖动”的过程向周围的物质云提供能量。如果一个黑洞周围的大量分散物质开始与另一个黑洞周围的物质合并，两个黑洞之间的参照系拖曳效应会将大量能量转移给物质。这类似于旅行者1，利用木星的引力弹弓效应加速到太阳系的逃逸速度，但黑洞的威力要大得多。
在黑洞周围的物质合并过程中，会产生超辐射，这将产生一束比我们在地球上能产生的任何东西都强得多的高能粒子，这可能会产生粒子物理学标准模型之外的奇怪粒子。虽然我们无法直接观测到这些粒子，但是它们的能量会影响黑洞产生的引力波。通过寻找引力波中的波动，我们可以反过来知道奇异粒子的存在，或者至少知道哪些奇异粒子可能不存在。
虽然黑洞粒子加速器没有人类在地球上建造的粒子加速器精确，但也许通过研究引力波，我们可以了解到存在超越标准模型的粒子，这使得建造新的粒子加速器变得值得，从而更好地了解物理学的发展方向。