Где-то в далеком космосе элементарная частица — протон — разгоняется до немыслимой скорости. Она мчится сквозь галактики и врезается в атмосферу нашей планеты. В этот миг, в результате столкновения, может родиться микроскопическая черная дыра. Давайте разберемся, насколько это вероятно.
Элементарная частица с энергией бейсбольного мяча, летящего со скоростью 100 км/ч
Она была зарегистрирована в 1991 году в США и получила говорящее название "Oh-My-God" ("О, боже мой!") . Энергия этой одной-единственной субатомной частицы составила примерно 3×10²⁰ электронвольт. Чтобы понять, насколько это много, представьте энергию бейсбольного мяча со скоростью 100 км/ч. Теперь сожмите всю эту энергию в объем в триллионы раз меньше атомного ядра. Именно такой энергией обладала частица "Oh-My-God".
Столкновение такого "снаряда" с ядром атома в земной атмосфере — это невероятно мощное событие. И вот тут в игру вступает самая интригующая гипотеза.
Почему такая частица не создала чёрную дыру
Чтобы создать черную дыру, нужно сжать колоссальную массу (а значит, и энергию) в микроскопический объем. Порог этой энергии, называемый Планковской энергией, чудовищно высок — около 10¹⁹ ГэВ (гигаэлектронвольт). Даже рекордная частица "Oh-My-God" в десятки миллионов раз слабее. По меркам "фабрики черных дыр" это все равно что пытаться пробить стену, кидаясь в нее пушинками.
Бывают ли частицы ещё быстрее? Загадка предела ГЗК
Казалось бы, мощнее некуда, но физики выяснили, что у самой Вселенной есть «потолок» для таких «гостей». Это предел Грейзена-Зацепина-Кузьмина (ГЗК) — теоретический барьер примерно в 5×10¹⁹ эВ. Частица, превышающая его, обречена на столкновение с реликтовым микроволновым излучением, заполняющим космос, и должна быстро терять свою энергию, не долетая до нас издалека.
Однако природа, кажется, не знает об этом правиле. В 2021 году детекторы зафиксировали ещё один удар невиданной силы — частицу, названную Аматэрасу в честь японской богини Солнца. Её энергия (2,44×10²⁰ эВ) оказалась немногим меньше, чем у «Oh-My-God», и также превышала предел ГЗК. Эти частицы — единичные «гости» из глубин космоса, и их появление — настоящая загадка.
Что будет, если сверхбыстрая частица всё-таки врежется в атмосферу
А теперь давайте на секунду представим, что такое невозможно возможное событие произошло. Где-то в далёком квазаре или при слиянии нейтронных звёзд родилась частица, чья энергия вплотную приблизилась к заветному планковскому порогу. Она пересекла половину Вселенной и вонзилась в атмосферу Земли.
В этот миг энергия столкновения с ядром атома воздуха на мгновение сконцентрировалась бы в ничтожно малом объёме, где гравитация резко усиливается. Пространство-время прогнулось бы настолько, что образовался бы крошечный «пузырёк», из которого не может вырваться даже свет — микроскопическая чёрная дыра.
Этот «космический гость» был бы крайне миниатюрным и абсолютно безвредным. Согласно теории Стивена Хокинга, такая чёрная дыра нестабильна. Она бы мгновенно (за время порядка 10⁻²⁷ секунды) испарилась, породив характерный «фонтан» из элементарных частиц. Учёные ищут этот след — так называемый «двойной удар» (Double Bang) — с помощью гигантских обсерваторий, но пока безуспешно.
То что энергия частицы «Аматэрасу» превышала энергию частиц в БАК примерно в 18 миллионов раз, серьёзно успокаивает. Что бы там ни делали учёные, а чёрную дыру им породить, вопреки слухам и домыслам, не удастся.
Где-то в далеком космосе элементарная частица — протон — разгоняется до немыслимой скорости. Она мчится сквозь галактики и врезается в атмосферу нашей планеты. В этот миг, в результате столкновения, может родиться микроскопическая черная дыра. Давайте разберемся, насколько это вероятно.
Элементарная частица с энергией бейсбольного мяча, летящего со скоростью 100 км/ч
Она была зарегистрирована в 1991 году в США и получила говорящее название "Oh-My-God" ("О, боже мой!") . Энергия этой одной-единственной субатомной частицы составила примерно 3×10²⁰ электронвольт. Чтобы понять, насколько это много, представьте энергию бейсбольного мяча со скоростью 100 км/ч. Теперь сожмите всю эту энергию в объем в триллионы раз меньше атомного ядра. Именно такой энергией обладала частица "Oh-My-God".
Столкновение такого "снаряда" с ядром атома в земной атмосфере — это невероятно мощное событие. И вот тут в игру вступает самая интригующая гипотеза.
Почему такая частица не создала чёрную дыру
Чтобы создать черную дыру, нужно сжать колоссальную массу (а значит, и энергию) в микроскопический объем. Порог этой энергии, называемый Планковской энергией, чудовищно высок — около 10¹⁹ ГэВ (гигаэлектронвольт). Даже рекордная частица "Oh-My-God" в десятки миллионов раз слабее. По меркам "фабрики черных дыр" это все равно что пытаться пробить стену, кидаясь в нее пушинками.
Бывают ли частицы ещё быстрее? Загадка предела ГЗК
Казалось бы, мощнее некуда, но физики выяснили, что у самой Вселенной есть «потолок» для таких «гостей». Это предел Грейзена-Зацепина-Кузьмина (ГЗК) — теоретический барьер примерно в 5×10¹⁹ эВ. Частица, превышающая его, обречена на столкновение с реликтовым микроволновым излучением, заполняющим космос, и должна быстро терять свою энергию, не долетая до нас издалека.
Однако природа, кажется, не знает об этом правиле. В 2021 году детекторы зафиксировали ещё один удар невиданной силы — частицу, названную Аматэрасу в честь японской богини Солнца. Её энергия (2,44×10²⁰ эВ) оказалась немногим меньше, чем у «Oh-My-God», и также превышала предел ГЗК. Эти частицы — единичные «гости» из глубин космоса, и их появление — настоящая загадка.
Что будет, если сверхбыстрая частица всё-таки врежется в атмосферу
А теперь давайте на секунду представим, что такое невозможно возможное событие произошло. Где-то в далёком квазаре или при слиянии нейтронных звёзд родилась частица, чья энергия вплотную приблизилась к заветному планковскому порогу. Она пересекла половину Вселенной и вонзилась в атмосферу Земли.
В этот миг энергия столкновения с ядром атома воздуха на мгновение сконцентрировалась бы в ничтожно малом объёме, где гравитация резко усиливается. Пространство-время прогнулось бы настолько, что образовался бы крошечный «пузырёк», из которого не может вырваться даже свет — микроскопическая чёрная дыра.
Этот «космический гость» был бы крайне миниатюрным и абсолютно безвредным. Согласно теории Стивена Хокинга, такая чёрная дыра нестабильна. Она бы мгновенно (за время порядка 10⁻²⁷ секунды) испарилась, породив характерный «фонтан» из элементарных частиц. Учёные ищут этот след — так называемый «двойной удар» (Double Bang) — с помощью гигантских обсерваторий, но пока безуспешно.
То что энергия частицы «Аматэрасу» превышала энергию частиц в БАК примерно в 18 миллионов раз, серьёзно успокаивает. Что бы там ни делали учёные, а чёрную дыру им породить, вопреки слухам и домыслам, не удастся.