Большой адронный коллайдер мощнее всех в мире ускоряет частицы, воздействуя на них электромагнитными полями. Они летят почти со скоростью света. Многие думают, что самая главная цель запуска коллайдера – создание мини черной дыры, что приведет к концу света. Но чего действительно хотят добиться физики, экспериментируя на модернизированном коллайдере?
Общественные беспокойства
Возможность порождения микроскопических черных дыр в стенах БАК не дает покоя ни средствам массовой информации, ни обычным людям, ни ученому сообществу с самого 2008 года, когда его и запустили. И если первые пророчат конец света, то вторые, как ни в чем не бывало, корпят над теоретическими выкладками, структурирующими понимание физических процессов. Против сотрудников БАК даже был подан судебный иск.
«Сжатие двух атомов, столкнувшихся друг с другом на скорости, близкой к световой, вызовет необратимый взрыв, образующий миниатюрную версию гигантской черной дыры. Любая материя, соприкасающаяся с ним, упадет в него и никогда не сможет убежать. В итоге в растущую микрочерную дыру упадет вся наша планета, увеличив эту дыру до средних размеров. При этом вокруг нее продолжат вращаться Луна, искусственные спутники, МКС», – аргументировали свое заявление жители Гавайев Уолтер Вагнер и Лис Санчо.
Для начала стоит сказать, что микроскопическая черная дыра – это гипотетический пока объект микромира. Механизм ее образования элементарно прост, здесь даже никакой гравитационный коллапс не нужен. Ведь речь не идет о звездных массах, а лишь о десятых долях миллиграмма. Стать квантовой черной дырой может любая элементарная частица, стоит лишь до предела «накормить» ее энергией.
Сфера Шварцшильда
Частицы и так характеризуются лишь массой и длиной волны. Они не имеют ни размера, ни объема, ни формы. Масса частиц с их длиной волны находятся в обратной зависимости. Если «сжать» длину волны, то сила тяжести, давящая на частицу, будет расти в квадрате, пока сама она не достигнет скорости света. Если частица будет достаточно тяжелой, то ее длина волны будет меньше радиуса сферы Шварцшильда, вытекающего из ее массы.
Для условий макромира масса и энергия это одно и то же. А любые свойства объектов в сфере Шварцшильда и вовсе обнуляются, причем необратимо. Даже периода полураспада нет, частица как бы останавливается, окукливается, и может существовать вечно. Но стоит частице начать замедляться относительно окружающих ее атомов, она становится больше и сферы Шварцшильда, и Комптоновского радиуса. Составные части этой частицы ничто больше не может удерживать вместе. Она просто-напросто развалится, выбросив пучок банальных элементарных частиц.
Отсюда становится понятно, что мини-черные дыры не способны жить дольше ничтожной доли секунды, не говоря уже о способности квантовых черных дыр поглощать хоть что-нибудь. Таким образом, в природе их быть не должно. Для этого совершенно нет никаких оснований. А если и есть, то у них нет ничего общего с классическими в нашем понимании черными дырами.
Сигнатура событий
«Если в БАК найдут микроскопические черные дыры, то в науке свершится революция. Но как их увидеть? Для понимания этого нужно вспомнить принцип испарения черной дыры Хокинга: чем легче черная дыра по своей массе, тем быстрее она исчезает. Микро черная дыра и живет микро секунды – после появления она тут же испаряется», – так говорит о возможности появления черных дыр в БАК Анатолий Сидорин, один из ведущих экспертов по кольцевым ускорителям и коллайдерам.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Испарение микроскопических черных дыр выглядит как распад сразу на множество мелких частиц. Это конечное состояние физики называют сигнатурой событий. И в экспериментах БАК ищут такие сигнатуры. Ведь мини-черные дыры вполне себе возникают в теориях с дополнительными пространственно-временными измерениями.
Изначально считалось, что у БАК нет мощностей для выработки такого большого количества энергии, чтобы образовалась даже самая крошечная черная дыра. Только новые расчеты опровергают этот тезис. Вопреки всем ожиданиям, оказалось, что и при более низких энергиях от столкновения элементарных частиц все-таки могут сформироваться черные дыры.
Квантовая фокусировка
К этому выводу пришли ученые Уильям Ист и Франс Преториус, встав на путь планковских масштабов. Когда суммарная энергия частиц (в том числе кинетическая и энергия покоя) превосходят величину планковской энергии (примерно 2·10⁹ Дж), то они сталкиваются. То, как они будут при этом взаимодействовать, определяют квантово-гравитационные эффекты.
Но в сверхпланковском ключевая роль принадлежит классическому гравитационному взаимодействию. Ист и Преториус рассчитали в классической модели ту пороговую энергию, что необходима для образования черной дыры. Она оказалась в три раза меньше, чем в квантовых расчетах. Причина может быть в квантовой фокусировке, когда две частицы становятся гравитационными линзами.
Энергия их столкновения фокусируется в двух светопоглощающих областях, которые в конечном итоге сольются в одну черную дыру. Но сторонникам апокалипсиса даже в этом случае нечего бояться: для образования этой уменьшенной пороговой энергии у БАК все равно не хватит возможностей на 15 порядков.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
