近日，物理學院、中原之光實驗室天體物理研究所蔡勇副教授與波蘭雅蓋隆大學朱勉博士、中國科學院大學樸云松教授合作，在原初黑洞產生機制研究方面取得重要進展。NEC是彭羅斯（2020年諾貝爾獎得主）與霍金證明奇點定理的重要前提假設之一。研究違反NEC的可行性、實現途徑以及相應的可觀測效應，對于理解宇宙起源和相關的引力理論有重要意義。原初黑洞是在宇宙早期階段由高密度區域坍縮形成的黑洞，是暗物質的候選者之一。原初黑洞的存在及其特性可以提供關于極早期宇宙的重要物理信息。

本工作提出基于暴漲期間的NEC違反產生原初黑洞的新機制。該機制下，NEC違反自然地在特定尺度上產生顯著增強的原初密度擾動功率譜，從而產生具有觀測意義質量和豐度的原初黑洞，同時還能產生與其他機制可區分的標量誘導引力波和原初引力波背景（如下圖）。該研究既提出了一種新的原初黑洞產生機制，也首次提出通過原初黑洞、標量誘導引力波和原初引力波三者相結合探測或限制極早期宇宙中NEC違反的可能性。PRL審稿人評價該工作朝著解決一個關鍵問題邁出了至關重要的一步（“an essential step towards solving a critical problem”）。

研究成果以“Primordial black holes from null energy condition violation during inflation”為題發表于物理學國際頂級期刊《Physical Review Letters》上。蔡勇副教授為該論文第一作者，鄭州大學物理學院為論文第一單位。該工作得到了國家自然科學基金、鄭州大學青年拔尖人才啟動基金等項目的支持。

文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.021001

原初黑洞豐度（左）、標量誘導引力波與原初引力波能量密度譜（右）