Прискорювач частинок на чорних дірах допоможе знайти інопланетні цивілізації

Якщо у Всесвіті існує високорозвинена інопланетна цивілізація, то її фахівці вже напевно побудували працюючий на чорних дірах прискорювач частинок для вивчення фізики енергії планківських масштабів. Якщо така установка існує де-небудь в осяжному космосі, то по ній можна засікти розумних сусідів по Всесвіту, вважають вчені.

Брайан Лекі (Brian Lacki) і його колеги з Прінстонського університету в США придумали і вивчили концепцію інопланетного прискорювача частинок на чорних дірах в рамках свого нового дослідження.

Дослідники зробили розрахунки, які дозволяють припустити, що якщо такий прискорювач існує, він буде виробляти нейтрино небачений енергетичний рівень – у кілька йоттаелектронвольт – які можна буде засікти земними детекторами.

Лекі закликає астрономів, що беруть участь в пошуку позаземного розуму, зайнятися пошуком цих частинок надвисокої енергії. Ідею підтримав член організації SETI Пол Девіс (Paul Davies) з університету Арізони, який також вважає, що варіанти пошуку повинні бути розширені, що потрібно вийти за рамки використання традиційних телескопів.

Подібно людям, вважають вчені, інопланетяни повинні бути зацікавлені в розгадки таємниці Всесвіту, а значить, і в проведенні фізичних експериментів. При достатньому рівні розвитку інопланетні дослідники повинні досягти так званої планківської енергії надвисокого рівня, який дорівнює 1,22 * 1028 електронвольт. Для порівняння, рівень енергії, що досягається у Великому адронному колайдері (ВАК), дорівнює всього 14 тераелектронвольт або 14 · 1012 електронвольт.

Щільність електромагнітної енергії, необхідної для досягнення масштабів Планка, повинна бути настільки велика, що установка, генеруюча таку енергію, опиниться під загрозою втягування в чорну діру, яку вона ж сама і зробить. Тим не менш, Лекі і його колеги припускають, що розумні інопланетні фізики зможуть обійти цю проблему.

Не дивно, що прискорювач, що досягає планківської енергії, повинен бути титанічно великим. Якщо для прискорення в такій установці будуть використовуватися електричні поля, то пристрій повинен бути принаймні в 10 разів більшим за радіус Сонця. Тим не менш, магнітний прискорювач синхротронного типу може бути і дещо меншим.

«Що ж стосується матеріалів, з яких може бути побудований такий прискорювач, то звичні нам речовини тут не підходять. І єдиним місцем, де може бути досягнута така висока концентрація енергії, необхідна для планківської енергії, є область в безпосередній близькості до чорної діри», – говорить Лекі.

Побудувавши такий прискорювач, інопланетні фізики повинні будуть зіштовхувати частки при планківській енергії приблизно в 1024 разів частіше, ніж це відбувається у Великому адронному колайдері. Однак у такому випадку, за словами Лекі, установка видаватиме масу «побічних продуктів».

Цими «побічними продуктами» виявляться високоенергетичні частинки, які в теорії можуть досягти Землі, якщо зможуть покинути інтенсивні електромагнітні поля всередині фантастичного коллайдера. Крім того, так само як і фізики-земляни, інопланетні вчені, швидше за все, спробують відгородити навколишній простір від шкідливих випромінювань. Тому єдиними частками, які зможуть досягти Землі, виявляться всюдисущі нейтрино.

Ці нейтрино матимуть енергію, яка в мільярд чи більше разів перевищують енергію тих же частинок, які коли-небудь вловлювали дослідники на Землі.

На щастя, на відміну від більш низькоенергетичних частинок, ці нейтрино набагато сильніше взаємодіють з матерією, і тому їх буде легше виявити.

Згідно з розрахунками Лекі, більшість таких нейтрино, потрапляючи в земні океани, будуть провокувати «зливи» вторинних частинок. Щоб виявити ці явища, необхідно буде розставити мережі гідрофонів прямо у воді. І знадобиться їх чимало – близько 100 тисяч штук.

Втім, існує ще одна можливість детектування високоенергетичних нейтрино. Вчені придумали використовувати для цього Місяць: радіотелескоп фіксує потоки частинок при енергіях, близьких до 1020 електронвольт, які врізаються в поверхню супутника. Саме на це спрямована діяльність проекту NuMoon.

Однак, зазначає Лекі, виявлення іоттаелектронвольних нейтрино необов’язково буде означати, що десь у Всесвіті стоїть прискорювач, що досягає плансківської енергії. Відповідно до теорії струн, нейтрино надвисоких енергій можуть бути наслідком розпаду космічних струн – одновимірних складок простору-часу. Втім, з цією неоднозначністю фізики, напевно, розберуться.

Свої розрахунки Лекі і його колеги представили в статті, викладеної на сайті препринтів arXiv.org.

Залишити відповідь

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