Соударяющиеся частицы могут сделать черные дыры

Вы услышали противоречие. Физики частицы предсказывают нового ускорителя ядерных частиц самой высокой энергии в мире, Большой коллайдер адрона (LHC) под Женевой, Швейцария, мог бы создать крошечные черные дыры, которые они говорят, было бы фантастическое открытие. Некоторые фаталисты боятся, что те черные дыры могли бы проглотить Землю — физик говорит, что это невозможно — и подало прошение, чтобы Организация Объединенных Наций остановила LHC за $5,5 миллиардов.

Любопытно, тем не менее, никто никогда не показывал, что преобладающая теория силы тяжести, теория Эйнштейна Общей теории относительности, фактически предсказывает, что черная дыра может быть пробита. Теперь компьютерная модель показывает окончательно впервые, что столкновение частицы действительно может сделать черную дыру.«Я был бы удивлен, вышло ли это другой путь», говорит Джозеф Ликкен, физик в Ферми Национальная Лаборатория Акселератора в Батавии, Иллинойс. «Но важно иметь людей, знающих, как форма черных дыр смотрит на это подробно».Ключ к формированию черной дыры является зубрежкой достаточно массы или энергии в достаточно маленький объем, как это происходит, когда крупная звезда разрушается.

Согласно теории Эйнштейна Общей теории относительности, масса и энергия деформируют пространство и время или пространство-время, для создания результата, который мы чувствуем как силу тяжести. Если достаточно большая масса или энергия переполнены в достаточно маленькое пространство, то деформирование становится столь серьезным, что ничто, даже не осветите, может убежать. Объект таким образом становится черной дырой.

И две частицы могут сделать миниатюрную черную дыру просто этим способом, если они сталкиваются с энергией выше фундаментального предела, названного Планковской энергией.Или таким образом, физики приняли. Исследователи базировали то предсказание на так называемой догадке обруча, эмпирическое правило, указывающее, сколько объект данной массы должен быть сжат для создания черной дыры, говорит Мэтью Чоптуик из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, Канада.

Вычисление с 1970-х также предположило, что столкновение частицы могло сделать черную дыру, Чоптуик отмечает, но это смоделировало сами частицы как черные дыры и таким образом, возможно, было искажено для приведения к желаемому результату.Теперь Чоптуик и Франс Преториус из Принстонского университета моделировали такие столкновения, включая все чрезвычайно сложные математические детали от Общей теории относительности. Для простоты и сделать моделирования универсальными, они смоделировали эти две частицы как гипотетические объекты, известные как звезды бозона, которые подобны моделям, описывающим звезды как сферы жидкости. Используя сотни компьютеров, Чоптуик и Преториус вычислили гравитационные взаимодействия между соударяющимися частицами и нашли, что черная дыра действительно формируется, если эти две частицы сталкиваются с полной энергией приблизительно одной трети Планковской энергии, немного ниже, чем энергия, предсказанная догадкой обруча, как они сообщают в газете в прессе в Physical Review Letters.

Это означает, что LHC сделает черные дыры? Не обязательно, говорит Чоптуик. Планковская энергия является quintillion временами выше, чем максимум LHC.

Таким образом, единственный способ, которым LHC мог бы сделать черные дыры, состоит в том, если, вместо того, чтобы быть трехмерным, космическим фактически имеет больше размеров, завитых в небольшие петли, слишком маленькие, чтобы быть обнаруженными кроме богатого энергией столкновения частицы. Предсказанный определенными теориями, те дополнительные размеры могли бы эффективно понизить Планковскую энергию огромным фактором. «Я был бы чрезвычайно удивлен, было ли положительное обнаружение формирования черной дыры в акселераторе», говорит Чоптуик.

Физики говорят, что такая черная дыра безопасно распалась бы в обычные частицы.«Это — реальная дань их умению, что они смогли сделать это через машинное моделирование», говорит Стив Гиддингс, гравитационный теоретик в Калифорнийском университете, Санта-Барбара.

Такие моделирования могли быть важными для изучения столкновений частицы и формирования черной дыры более подробно, говорит он. Действительно, они могут быть единственным способом изучить явление, если пространство не имеет дополнительных размеров и остатков Планковской энергии безнадежно вне досягаемости.


Добавить комментарий