Если будут обнаружены микроскопические чёрные дыры на Большом адронном коллайдере, то это докажет существование дополнительных измерений, которые могут объяснить, почему гравитация кажется такой слабой.
Энергия, необходимая для образования черной дыры, подобной той, что находится в центре нашей галактики, не сравнима с энергией, которую мы можем получить в наших земных лабораториях.
Однако, если некоторые теории о природе гравитации верны, то у физиков может быть способ создать черную дыру совершенно другого типа – такую маленькую и мимолетную, что о её присутствии можно будет судить только по её влиянию на субатомные частицы в пределах детектора частиц. И этот процесс находится в пределах возможностей Большого адронного коллайдера.
Согласно некоторым теориям, существует больше, чем три измерения пространства. Существование дополнительных измерений могло бы дать ответ на одну из самых выдающихся загадок современной физики: почему гравитация такая слабая, а другие фундаментальные силы такие сильные. Небольшого магнита на холодильник достаточно, чтобы создать магнитную силу, превышающую гравитационное притяжение земли. Одно из объяснений состоит в том, что мы не ощущаем полного эффекта гравитации, потому что часть её распространяется на дополнительные невидимые измерения.
Физики знают, что для создания микроскопической черной дыры требуется определенное количество энергии – больше, чем мог бы создать БАК. Но если гравитация сильнее, чем мы думаем, то порог необходимой энергии может находиться в пределах досягаемости как БАК, так и столкновений космических лучей с атмосферой Земли, говорит физик-теоретик Стив Гиддингс из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
«Самое замечательное в микроскопических черных дырах и дополнительных измерениях состоит в том, что есть много способов их поиска», — говорит ученый из Университета Рутгерса Джон Пол Чоу, который является одним из организаторов группы физиков в эксперименте CMS на БАКе. «Но БАК – самый чистый и очевидный способ их создания и поиска».
Когда две частицы сталкиваются друг с другом со скоростью, близкой к скорости света, небольшое количество энергии получается сильно сконцентрированным в крошечном пространстве. Если существуют дополнительные измерения, то столкновение может выявить скрытую силу гравитации. Энергия и плотность могут быть достаточно высокими, чтобы слиться в микроскопическую черную дыру.
Микроскопическая черная дыра была бы слишком маленькой и недолговечной, чтобы оказывать сильное влияние на свое окружение. Единственная подсказка для ученых – это выброс дополнительных частиц. Но её влияние на наше понимание природы на квантовом уровне будет огромным. Если бы физики создали микроскопические черные дыры на БАК, то у них было бы доказательство того, что существует более трех измерений пространства.
По словам Чоу, ученые наблюдают, но пока не обнаружили признаков микроскопических черных дыр. «Значит, либо их не существует, либо они настолько редки, что мы еще не создали ни одной».
Ученые могли бы искать дополнительные измерения другими способами, например, искать более тяжелые версии известных частиц, которые могли бы существовать только при наличии более трех измерений, или искать доказательства гравитонов, гипотетических носителей силы тяжести, ускользаюших в другие измерения.
Но если черные дыры не проявят себя на БАК после того, как он вернется после обновления с более высокой энергией в 2022 году, физикам придется скорректировать свои теории и подходы.
Независимо от того, увидим ли мы на БАК микроскопические черные дыры или нет, что-то новое о природе мы узнаем совершенно точно.
Подписывайтесь на канал Глубины космоса, будет много интересного!
Читайте также:
Галактика с хвостом из газа удивила учёных
Блазары - взгляд в ствол чёрной дыры
Найдены пять двойников Эты Киля