Дискуссия вокруг Большого адронного коллайдера (БАК, LHC) известна: критики самой передовой научной машины считают, что помимо других опасностей во время её работы может возникнуть чёрная дыра, которая поглотит всё сущее. Сторонники раскрытия тайн Вселенной при помощи БАК и не опровергают теоретическую вероятность появления таких объектов, но заверяют, что они будут настолько малы и исчезать так быстро, что беспокойство излишне, и раздавать имущество в подготовке к концу света было бы ошибкой. Более того, до последнего времени никто не показывал предсказуемость превалирующей теорией гравитации, определяемой общей теорией относительности Эйнштейна (ОТО), формирования чёрных дыр во время столкновений частиц. Теперь ситуация изменилась: впервые компьютерная модель ясно продемонстрировала, что это действительно возможно.
Как говорит физик Джозеф Ликкен (Joseph Lykken) из Национальной лаборатории ускорителей Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory), результаты его не удивляют, но важно знать в деталях, как именно выглядит появление чёрных дыр. Согласно ОТО, пространство-время деформируются под действием массы и энергии, и создаётся эффект, воспринимаемый как гравитация. Если произойдёт накопление достаточной массы или энергии в достаточно малом пространстве, как случается при коллапсе массивной звезды, тогда даже свет не сможет преодолеть действующую на него силу и покинуть эту область. Как предполагалось, микроскопическая чёрная дыра возникнет после столкновения двух частиц, если энергия процесса будет больше лимита энергии Планка. Исследователи основывались на гипотезе обруча (hoop conjecture) – правиле, определяющем необходимую величину сжатия объекта с данной массой, чтобы он превратился в дыру. Подобные расчёты по столкновениям частиц проводились ещё в 1970-х годах, однако тогда сами частицы моделировались как дыры, поэтому результаты искажены.
Мэттью Коптайк (Matthew Choptuik) из Университета Британской Колумбии (University of British Columbia) и Франс Преториус (Frans Pretorius) из Принстонского университета (Princeton University) провели симуляцию столкновений частиц, включающую все детали математического характера, следующие из ОТО. Две частицы представлялись в виде гипотетических объектов, известных как бозонные звёзды (boson stars). Они схожи с моделями светил как сфер из жидкости. Учёные рассчитали гравитационные взаимодействия между сталкивающимися частицами и обнаружили, что для появления чёрных дыр достаточно энергии на уровне одной третьей от энергии Планка – это немного меньше предсказанного гипотезой.
Энергия Планка в квинтиллион раз (1018) превышает максимально возможную энергию столкновения в БАК (14 тераэлектронвольт, ТэВ). Поэтому единственный вариант, когда в БАК могут возникнуть чёрные дыры, это если вместо трёх измерений в пространстве существует больше, и они закручены в слишком маленькие для обнаружения петли. Такие "сверхизмерения" предсказаны некоторыми теориями и должны снижать энергию Планка во много раз. "Я был бы очень удивлён, если бы удалось зарегистрировать формирование чёрной дыры в ускорителе", – говорит Коптайк. По мнению физиков, даже появившись, она распадётся на обычные частицы. Проведённая компьютерная симуляция важна не только в контексте ожиданий от БАК: такой метод изучения чёрных дыр и столкновений частиц, если множества других измерений не существует, является единственным доступным.
Материалы по теме:
- Первые возможные следы тёмной материи;
- Работу коллайдера нарушила уронившая хлеб птица;
- Запуску БАК противится сама Вселенная?.
Источник:
Источник: http://www.3dnews.ru/news/stolknovenie_chastits_vssh_taki_mozhet_porodit_chshrnuu_diru/
Свежие комментарии