近期，我院天体物理研究所蔡勇副教授与波兰雅盖隆大学博士后朱勉、中国科学院大学朴云松教授合作，在基于零能量条件（NEC）违反的原初黑洞产生机制理论研究方面取得进展，相关成果以“Primordial black holes from null energy condition violation during inflation”为题发表于物理学国际顶级期刊《Physical Review Letters》上。我院蔡勇副教授为论文第一作者，郑州大学物理学院为论文第一单位。

NEC是彭罗斯（2020年诺贝尔奖得主）与霍金证明奇点定理的重要前提假设之一。研究违反NEC的可行性、实现途径以及相应的可观测效应，对于理解宇宙起源和相关的引力理论有重要意义。原初黑洞是在宇宙早期阶段由高密度区域坍缩形成的黑洞，是暗物质的候选者之一。原初黑洞的存在及其特性可以提供关于极早期宇宙的重要物理信息。

本工作提出基于暴涨期间的NEC违反产生原初黑洞的新机制。该机制下，NEC违反自然地在特定尺度上产生显著增强的原初密度扰动功率谱，从而产生具有观测意义质量和丰度的原初黑洞，同时还能产生与其他机制可区分的标量诱导引力波和原初引力波背景（如下图）。该研究既提出了一种新的原初黑洞产生机制，也首次提出通过原初黑洞、标量诱导引力波和原初引力波三者相结合探测或限制极早期宇宙中NEC违反的可能性。PRL审稿人评价该工作朝着解决一个关键问题迈出了至关重要的一步（“an essential step towards solving a critical problem”）。

图1：示意图（部分元素来自互联网）。

图2：原初黑洞丰度（左）、标量诱导引力波与原初引力波能量密度谱（右）

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.021001