对撞机与宇宙线对黑洞产生的灵敏度比较

在具有额外维度和TeV尺度量子引力的情景中，预计在超过基本普朗克尺度的质心能量下会大量产生黑洞。大型强子对撞机（LHC）因此可能变成黑洞工厂，在那里可以详细研究其产生和蒸发。但即使在LHC开始运行之前，目前正在建设中的皮埃尔·奥格宇宙线观测站也有机会搜索黑洞信号。超高能宇宙中微子与大气中核子散射产生的黑洞可能引发远高于标准模型速率的准水平空气簇射。在这封信中，我们通过研究LHC和Auger在黑洞产生参数空间中的各自覆盖范围，比较了它们对黑洞产生的灵敏度。此外，我们根据Fly's Eye合作组未观测到水平簇射的结果，给出了该参数空间中的约束。我们发现，如果超高能中微子通量处于宇宙射线与宇宙微波背景辐射相互作用所预期的水平，那么Auger在LHC启动之前探测黑洞的机会窗口很小。另一方面，如果自然界中存在更高水平的超高能中微子通量，达到“隐藏”强子天体物理源的上限，那么黑洞产生的首批迹象可能会在Auger被观测到。此外，在这种情况下，Fly's Eye的约束虽然更依赖模型，但结果证明与目前其他可用的TeV尺度引力约束（主要基于与Kaluza-Klein引力子相关的相互作用）具有竞争力。