Вчені розповіли, чи може у Великому адронному колайдері утворитись чорна діра
Вчені, які працюють на Великому адронному колайдері (ВАК), запевняють, що утворення чорних дірок на цьому прискорювачі малоймовірне. Однак, деякі фізичні теорії припускають, що утворення квантових чорних дірок в умовах колайдера все ж таки можливе. Цим скористалися різні конспірологи, щоб на хвилі галасу роздмухати в людях страх і попіаритися. Звідси виникають питання, чи дійсно при зіткненні частинок можуть утворюватися мікрочорні дірки і що було б, якби це сталося?
Квантові чорні дірки
Чорні дірки, про які чула більшість, утворюються, коли гине зірка в 10 разів важча Сонця, наприкінці свого життя вони колапсують, при цьому навколо речовини, що стискається, утворюється потужне гравітаційне поле, з якого в результаті не може вирватися навіть світло і з’являється чорна діра. Але це не єдиний механізм появи чорних дірок.
Чорна діра утворюється, коли дуже велика кількість речовини виявляється у дуже маленькому обсязі простору. Саме це може відбуватися, коли на світлових швидкостях стикаються дві частинки. Такі гіпотетичні чорні дірки називають планковськими, мікроскопічними або квантовими чорними дірками. Ця концепція була запропонована ще в 1971 році космологом Стівеном Хокінгом, проте досі вона не має експериментального підтвердження.
Порівняння розмірів протона із розмірами квантової чорної діри. Джерело: http://www.modcos.com
Чи може утворитися чорна дірка у ВАК?
Відповідно до законів теорії відносності, неможливо створити мікроскопічні чорні дірки на ВАК. Однак існує багато спекулятивних теорій, що передбачають утворення таких чорних дірок.
Процеси, що відбуваються на ВАК – зіткнення частинок, є цілком природними, аналогічні відбуваються в природі весь час. Ми знаємо, наприклад, що Землю постійно бомбардують галактичні промені. Коли вони потрапляють в атмосферу, то стикаються з частинками повітря приблизно так само, як і під час експериментів на ВАК. Мало того, ці зіткнення досягають набагато більших енергій, ніж вчені можуть досягти на ВАК. І при цьому ми добре бачимо, що Земля в безпеці і ці зіткнення не становлять жодної загрози для нас і нашої планети.
Зіткнення частинок. Джерело: https://www.svoboda.org
Створення квантової чорної діри на ВАК було б дуже дивним, але якби це все ж таки сталося, то ця подія дійсно була б дуже цікавою. Вона дозволила б фізикам багато чого нового дізнатися про найбільш загадкову силу природи — гравітацію.
Якими будуть наслідки утворення чорної діри на ВАК?
Теорії припускають, що ці мікроскопічні чорні дірки негайно випаруються і станеться це настільки швидко, що ми можемо навіть не встигнути зафіксувати їх присутність. Хоча навіть гіпотетично стійкі чорні дірки, а це практично неможливо, не такі небезпечні, як нам здається.
Очікується, що стабільні чорні діри матимуть електричний заряд, оскільки вони утворені зарядженими частинками. У такому разі гравітаційно вони будуть дуже слабко взаємодіяти зі звичайною матерією, незалежно від того, утворилися вони при взаємодії космічної радіації з частинками в атмосфері Землі або на ВАК, адже їхня маса буде порівнянна з масою атомів, а значить гравітаційне поле у них буде такою силою, як у атома. Електричне поле такої чорної діри буде впливати на навколишні частки куди сильніше, ніж гравітація.
Деякі дослідники думають, що така чорна діра зможе зруйнувати всю планету за мить. Насправді, щоб маса квантової чорної діри досягла одного кілограма, їй доведеться взаємодіяти з матерією в середньому близько трьох трильйонів років, що набагато більше, ніж вік Всесвіту. Це пов’язано з тим, що існує обмеження на темпи зростання чорної дірки, вона просто не може поглинати речовину зі швидкістю більше за певний ліміт, пропорційний її розмірам.
Таким чином, ми приходимо до висновку, що утворення чорних дірок у будь-якому прискорювачі є вкрай малоймовірним, а також, що навіть при утворенні мікрочорної дірки на землі вона не становитиме небезпеки для планети.