Винаги, когато изместваме границите на знанието, има рискове и перспектива за награди. Има много рискове: да не намериш нищо ново, да проведеш неуспешен или неработещ експеримент, да причиниш разрушения, ако нещата се объркат. Но наградите могат да бъдат огромни: нови знания, нови технологии и пробиви за цялата човешка наука.
Едно място, което олицетворява всичко това, е Големият адронен колайдер (LHC) в CERN, където започнахме да се сблъскваме с протони при най-високите енергии, постигнати някога в ускорител на частици. Преди няколко години счупихме стария рекорд - 2 TeV (тераелектронволта, или 1012 eV), който беше зададен от лабораторията на Ферми - като ускорихме частиците до 3,5 TeV и ги сблъскахме, достигайки 7 TeV от общата енергия. Това откритие не само ни позволи не само да създадем огромен брой неуловими фундаментални частици (горен кварк, W- и Z-бозони), но и да открием напълно нова фундаментална частица, последната неоткрита частица на Стандартния модел: Хигс бозон.
Обновеният LHC ни позволява да спечелим около 13-14 TeV обща енергия. Ако имаме късмет, впечатляващият брой сблъсъци при тези енергии, съчетани с невероятни детектори, ще ни позволят да създадем и открием невиждани досега частици в тази лаборатория. И, разбира се, това отваря целия обхват за невероятни (и напълно неудобни) твърдения, като например:
„Учените от Големия адронен колайдер се надяват скоро да контактуват с ПАРАЛЕЛЕН УНИВЕРС“.
"Големият адронен колайдер предизвиква теорията за Големия взрив."
"Игрите с Вселената могат да ни унищожат: черните дупки, създадени в LHC, ще ни погълнат."
Промоционално видео:
И ако първите две са напълно глупости, неправилно предадена научна информация, третото твърдение посява страх сред населението, отглеждайки грозната си глава всеки път, когато LHC започне да работи.
Къде тази глупост има крака? Нека разберем.
Съществуват редица теории, които предсказват съществуването на допълнителни измерения. Не само три пространствени и едно времево, които, както знаем, са присъщи на нашето четиримерно пространство-време, но и поне още едно пространствено измерение във нашата Вселена. И макар да не можем да получим достъп до тези измерения при енергиите, които са на разположение за нас, се смята, че на скали, които са по-малки от тези, с които сме имали работа - и съответстват на по-високите енергии - тези допълнителни измерения съществуват.
И ако тези допълнителни измерения съществуват, съществува и теоретичната възможност да се създадат малки, миниатюрни, микроскопични черни дупки!
Ако бяхме направили това, щяхме да постигнем невероятен технологичен и научен подвиг, който завинаги ще промени начина, по който мислим за Вселената. Но когато казвате „черна дупка“, хората незабавно (и не напразно) си представят катастрофална картина на нещо, което смуче материя от всякакъв вид, поглъща протони, неутрони, електрони на нашия свят и унищожава всичко и всички.
Но това е невъзможно по три причини. Нека да разберем.
1. Ако тези миниатюрни черни дупки съществуват, тогава те удрят Земята в продължение на милиарди години и Земята все още се върти
Разбира се, никога досега не сме създавали частици с тази енергия в лабораторни условия. Но при най-високите енергийни нива - енергии над сто милиона пъти (100 000 000) по-високи от тези, с които работим в LHC - частиците постоянно се сблъскват със Земята: това са космически лъчи, които ни бомбардират от всички космически посоки.
Тези черни дупки, ако съществуват, биха бомбардирали Земята (и всички планети) през цялата история на нашата Слънчева система, както и слънцето и нищо не показва, че някое тяло в Слънчевата система е станало черно дупка или е бил изяден от нея.
И тук можете да спорите, казват те, тези обекти се движат твърде бързо и следователно просто летят през Земята, ядат твърде малко материя, за да останат вътре, и излитат в междугалактическото пространство. В този случай втората причина трябва да ви успокои.
2. Ако все пак създадете миниатюрна черна дупка, тя ще се разпадне поради радиацията на Хокинг и то много, много бързо
Ако има допълнителни размери, може да се предположи, че те могат да бъдат от определен тип, позволявайки (отново рядко, но подходящо) да се образуват микроскопични черни дупки. Такава черна дупка ще има в най-добрия случай маса, еквивалентна на енергията на протон-протонен сблъсък, до 13-14 TeV. Според формулата E = mc2, това съответства на маса от 5 х 10-20 грама и най-вероятно дори по-малко.
Но дори да имате допълнителни размери с правилния мащаб и тип и направите тази черна дупка, проблемът остава: тя ще бъде нестабилна. Благодарение на законите на квантовата механика, тази черна дупка ще се разпадне в процеса на радиация на Хокинг. За черна дупка с маса 5 х 10-20 грама времето на разпадане в три измерения ще бъде около 10-83 секунди, трудно е дори да се нарече съществуване. За да има смисъл от физиката, са необходими поне 10-43 секунди или повече. Преведено в масата на черна дупка, тя трябва да тежи най-малко 0,00002 грама, за да има шанс за съществуване.
В четири измерения обаче, особено ако една „допълнителна“е голяма, времето на затихване ще бъде 10-23 секунди. Но за да осуетете очакваното разпадане на тази миниатюрна черна дупка, трябва да изхвърлите добре познатите закони на физиката. И тези закони са толкова добре установени, че няма и най-малка вероятност те да бъдат опровергани - все едно да се събудите сутрин и да видите слънцето да изгрява на запад.
Но да кажем, че има нови закони на физиката, които все още не знаем, и тези черни дупки изведнъж стават стабилни. Правите черна дупка - малка - в центъра на земята и тя не се разпада. Ще погълне ли Земята? И ако да, колко бързо? Това ни води до третото и последно условие и не забравяйте: вече два пъти отхвърляме известните закони на физиката, за да направим тази глупост възможна.
3. Можете да изчислите колко бързо черната дупка поглъща материята и дори няма да се доближите до живота на нашата планета
Свикнали сме да мислим, че черните дупки „всмукват“материята, но в действителност те могат да взаимодействат с нея само гравитационно. С маса 5 х 10-20 грама, тази гравитационна сила ще бъде изключително малка: всичко, което може да направи, е да премине през центъра на Земята отново и отново, в очакване на сблъсък с елементарна частица. Тъй като напречното сечение на нашата черна дупка е много малко и напречното сечение на протон (или неутрон) е много голямо, може да се приеме - за да запазим аргумента - че всеки път, когато черната дупка се сблъска, тя ще абсорбира протон или неутрон.
Ако приемем, че поглъща всеки протон, неутрон или електрон, с които влиза в контакт - и вземайки предвид неговата гравитация, за да разбере какво привлича - той ще абсорбира от порядъка на 66 000 протона и неутрона в секунда. Разбира се, 66 000 протони и неутрони са малки неща по отношение на масата: 1,1 х 10-25 грама. Този темп на растеж ще бъде постоянен, докато черната дупка стане доста голяма; само при маса от милиард метрични тона черна дупка ще расте по-бързо, тъй като нейното напречно сечение се увеличава. Улавяйки 66 000 нуклона в секунда, колко време според вас ще отнеме черна дупка, за да се натрупа килограм? Три трилиона години. През това време Слънцето ще изгасне - дори Вселената не съществува толкова много.
Така че дори да направите черна дупка и дори законите на физиката да са грешни и черната дупка ще живее вечно, тя ще бъде безвредна. Без значение колко физически закони отхвърляме, преразглеждаме или променяме, Земята пак ще се оправи.
Така че не се страхувайте. Опитваме се да изследваме света по напълно безопасен начин. Всички опасения могат да бъдат разсеяни - просто се обърнете към учените и попитайте. Те също не са луди.
ИЛЯ ХЕЛ