Вчені змогли встановити нові обмеження по масі для чорних дір

Фізики, що працюють на детекторі CMS Великого адронного коллайдера, зробили нову спробу виявити ознаки народження в прискорювачі мікроскопічних чорних дір – чорні діри не знайшлися, проте вчені змогли встановити нові обмеження по масі для цих гіпотетичних об’єктів.

“Були встановлені нові обмеження, які виключають можливість народження полуклассических і квантових чорних дірок з масами нижче 3,8 – 5,3 тераелектронвольта”, – йдеться в статті, розміщеній в електронній бібліотеці Корнеллського університету.

Вчені також встановили вперше обмеження для народження інших екзотичних об’єктів – струнних куль (string balls), існування яких передбачає квантова гравітаційна теорія – теорія струн.

Нові кордони


Фото: CMS / CERN
Теоретично передвіщена картина розльоту частинок в детекторі CMS у разі народження чорної діри

У 2010 році вчені виключили можливість появи в результаті протон-протонних зіткнень чорних дір з масою менше 3,5 – 4,5 тераелектронвольт – залежно від теоретичної моделі, яка використовувалася для аналізу даних. Вчені обробили новий масив даних, зібраний за весь період роботи коллайдера на енергії зіткнень 7 тераелектронвольт – до кінця 2011 року – і знову не виявили слідів народження чорних дірок. Крім того, вони посунули в бік збільшення їх мінімальну масу.

Гіпотеза про можливу появу чорних дір на Великому адронному колайдері була однією з популярних “страшилок” супротивників запуску прискорювача, які зверталися в ООН і в суди з метою не допустити запуску установки. На думку супротивників коллайдера, при зіткненні протонів можуть утворюватися чорні діри, які загрожують поглинути Землю.

Деякі з фізичних теорій, які передбачають існування додаткових “згорнутих” вимірювань (які проявляють себе лише на масштабах порядку планковскої довжини – близько 1,6 на 10 в мінус 35-й ступеня метрів), дійсно припускають можливість народження чорних дірок в зіткненнях частинок.

Згідно з цією теорією всі фундаментальні взаємодії, крім гравітації – электрослабое і сильне – залишаються в нашому чотиривимірному (три просторових плюс тимчасове) світі. Але гравітаційне взаємодія може проникати в згорнуті вимірювання, де ньютона закони гравітації інші – там вона може бути значно сильнішим з-за меншого, порівняно з звичайним планковского масштабу.

З-за цієї сильної гравітації при зіткненні двох кварків або глюонов можуть відкритися двері” додаткові виміри, і там утворюється мікроскопічна чорна діра.

Чорні діри в нашому звичайному макросвіті виникають на кінцевих стадіях еволюції масивних зірок. Коли в таких зірках вигорає термоядерну “пальне” – водень або гелій, тиск газу вже не може протистояти гравітації і тяжіння “схлопывает” зірку в чорну діру. Цей об’єкт відрізняється тим, що друга космічна швидкість для нього більше швидкості світла, і залишити його не може ніяке випромінювання і ніяка інформація.

Межа, на якій друга космічна швидкість перевищує швидкість світла, називається сферою Шварцшильда. У випадку з мікроскопічними чорними дірами в додаткових вимірах властивості гравітації такі, що поява сфери Шварцшильда може відбуватися в зіткненнях частинок.

“Відбувається гравітаційний прорив в додаткові виміри”, – пояснив РІА Новини один з авторів роботи Олексій Ферапонтов, співробітник університету Брауна (США).

Він підкреслив, що така подія не слід розглядати як загрозу: відразу після народження чорна діра миттєво випарується, породивши “дощ” частинок звичайної матерії, які можуть зафіксувати детекторів колайдера, зокрема, детектор CMS.

Однак з моменту запуску колайдера не було виявлено таких ознак для усіх теоретичних моделей, які допускають існування додаткових вимірів. Разом з тим, вчені сподіваються виявити чорні діри – ймовірність такого відкриття зросте в 2012 році, оскільки коллайдер буде працювати на енергії 8 тераелектронвольт.

“Шанси завжди є, БАК переходить на 8 тераелектронвольт в 2012 році, може вони виявляться в цьому діапазоні енергій. Це буде великий прорив у фізиці, якщо це станеться”, – сказав співрозмовник агентства.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *