Atjauninājums: melnie caurumi, drošība un LHC jauninājums

Atjauninājums 9. novembrī Atbildot uz dažiem tālāk sniegtajiem komentāriem, ļaujiet man izskaidrot vienu no bažām par daļiņu fiziķu sniegtajām standarta garantijām par LHC drošību. Viņu arguments ir tāds, ka Zemi miljardiem gadu bombardē augstas enerģijas kosmiskie stari. Šīs daļiņas būtu sadūrušās ar daļiņām mūsu atmosfērā ar daudz lielāku enerģiju, nekā tas ir iespējams LHC. Tātad, ja būtu iespējama katastrofa, tā jau būtu notikusi. Tas nozīmē, ka Zemes un patiešām daudzu citu astronomisku ķermeņu pastāvēšana ir spēcīgs pierādījums tam, ka LHC ir drošs. Problēma ir šāda: pastāv būtiska atšķirība starp sadursmēm, kas notiek atmosfērā, un tām, kas notiek LHC. Kosmiskie stari atmosfērā sasniedz būtisku gaismas ātruma daļu. Tas nozīmē, ka šo sadursmju atkritumi pārvietojas ar ievērojamu gaismas ātruma daļu, dodot tai ierobežotu laiku mijiedarbībai ar Zemi. Sadursmes LHC ir dažādas. Tie ietver divus starus, kas abi pārvietojas gandrīz gaismas ātrumā, bet saduras ar galvu. Tātad sadursme notiek miera stāvoklī attiecībā pret Zemi. Tas ir nozīmīgs punkts. Tas nozīmē, ka sadursmes atkritumi var palikt apkārt ilgāk un tādējādi tiem ir lielāka iespēja mijiedarboties ar Zemi. Ja ņem vērā šo efektu, nemaz nav skaidrs, vai līdzīgi notikumi mūsu atmosfērā vai tiešām jebkur citur ir notikuši regulāri. Tas nepierāda, ka LHC ir bīstams, tālu no tā. Taču tas parāda, ka standarta drošības garantija nav tik ūdensnecaurlaidīga, kā daļiņu fiziķi liktu mums noticēt. Ja rodas šaubas par šo garantiju, tās ir jānovērš. CERN nav pievērsies šai problēmai vai citām problēmām, kas radušās kopš sākotnējā drošības ziņojuma publicēšanas. Tas nav īsti pārsteidzoši: tai ir acīmredzama interese par LHC. Taču šāda situācija nevar turpināties. Tāpēc LHC drošība ir jāpārskata neatkarīgai zinātnieku grupai, kurai ir pieredze riska analīzē, bet nav profesionālas vai finansiālas saistības ar CERN. Ierosinātais LHC jauninājums sniedz lielisku iespēju

________________________________________

Oriģinālais ieraksts

Ir pagājuši 10 gadi, kopš fiziķi pirmo reizi izvirzīja iespēju, ka daļiņu paātrinātāji uz Zemes varētu radīt mikroskopiskus melnos caurumus. Šī parādība sākotnēji šķita ļoti aizraujoša, jo tā liecināja par veidu, kā zinātnieki varētu pārbaudīt savas idejas par kvantu gravitāciju, teoriju, kas saskaņo kvantu mehāniku ar vispārējo relativitāti. .

Kopš tā laika liela daļa uztraukuma ir rimusi. Izrādās, ka enerģija, kas nepieciešama šo objektu radīšanai, ievērojami pārsniedz to, kas ir iespējama pasaules jaudīgākajos paātrinātājos, un patiešām ir daudz vairāk, nekā ir atrodams visspēcīgākajā jebkad reģistrētajā kosmiskajā starā.

Tomēr ir dažādas nepilnības, kas ļauj izveidoties mikro-melnajiem caurumiem ar zemāku enerģiju. Visplašāk apspriestā ir iespēja, ka Visumam ir papildu izmēri uz mikroskopiskām skalām, kas būtiski vājina gravitāciju šajā līmenī. Šiem izmēriem būtu jādarbojas mērogā, kas pārsniedz 10–19 metrus, lai mikroskopiski melnie caurumi varētu veidoties vieglāk.

Bet šeit atkal pierādījumi ierobežo šo ideju. Pasaulē jaudīgākais paātrinātājs Large Hadron Collider ir darbojies apmēram gadu un līdz šim nav spējis radīt melnos caurumus ar masu līdz 4,5 TeV. Tas nozīmē, ka visiem papildu izmēriem ir jābūt mazākiem par 10^-12 metriem.

Tomēr LHC joprojām varētu radīt melnos caurumus ar ātrumu, iespējams, 100 gadā. Bet kā tos pamanīt?

Šodien Markuss Bleihers no Frankfurtes Padziļināto studiju institūta Vācijā un daži draugi izklāsta dažas atklātās problēmas saistībā ar melno caurumu veidošanos un atklāšanu LHC, pieņemot, ka tas vispār notiek.

Šie puiši pieņem, ka pēc mikroskopisku melno caurumu veidošanās tie izietu cauri četrām fāzēm. Pirmkārt, ir balināšanas fāze, kurā jaunizveidotais aizmugurējais caurums no ļoti asimetriska objekta pārvēršas par simetriskāku objektu, izkliedējot savu asimetriju ar gravitācijas starojumu.

Otrajā fāzē, ko sauc par griešanās fāzi, melnais caurums zaudē masu un leņķisko impulsu, izstarojot Hokinga starojumu. Trešajā, Švarcšilda fāzē, melnais caurums kļūst sfērisks un masas zuduma ātrums palēninās. Un pēdējā Planka fāzē melnais caurums pazūd.

No šīm fāzēm tikai Švarcšilda fāze ir saprotama sīkāk, galvenokārt iesaistītās simetrijas dēļ. Pārējās fāzes ir slikti izprotamas, jo īpaši Planka fāze, ko var aprakstīt tikai kvantu gravitācijas izteiksmē, kas pati par sevi ir nepārbaudīta ideja.

Viena lieta, kas varētu palīdzēt noskaidrot daudzus no šiem jautājumiem, ir vairāk datu un iespēja kādā brīdī nākotnē jaunināt uz LHC.

800 mārciņu gorilla šajā visā ir šāda veida eksperimentu drošība. Daļiņu fizikas aprindās ir plaši izplatīts uzskats, ka melno caurumu radīšana ir nulles riska procedūra. Patiešām, daļiņu fiziķi par šo tēmu nerunāja, un Bleihers un citi to nepiemin.

Turpretim viņi norāda, ka iesaistītā fizika ir ļoti spekulatīva. Patiešām, viņus interesē iespēja, ka šie procesi atklās jaunu fiziku, kas pārsniedz mūsu esošo izpratni par Visumu. To ir grūti saskaņot ar kategorisko pārliecību, ka sabiedrībai ir dota drošība.

Ir maz pārliecības, ko var iegūt no drošības novērtējumiem, kas tika veikti pagātnē. 90. gadu beigās lasītāja vēstule Zinātniskais amerikānis izvirzīja jautājumu par to, vai relativistiskais smago jonu paātrinātājs (RHIC), kas toreiz tika būvēts Brūkhavenas Nacionālajā laboratorijā, varētu radīt melnos caurumus, kas varētu iznīcināt planētu.

Rezultātā Brookhaven direktors četriem fiziķiem pasūtīja ziņojumu par mašīnas drošību. Šajā ziņojumā tika secināts, ka katastrofas iespējamība bija 2 x 10^-4, to raksturojot kā ērtu kļūdas robežu. Citā CERN fiziķu grupas ziņojumā tika izdarīts ārkārtīgi konservatīvs secinājums, [ka] ir droši darbināt RHIC 500 miljonus gadu.

Šie dokumenti tajā laikā tika plaši izmantoti, lai sniegtu pārliecību sabiedrībai, taču vēlāk izrādījās, ka abos bija nopietnas kļūdas. Ērta kļūdas robeža patiesībā ir 1 no 5000 — tā nav tāda, ko vairums cilvēku uzskatītu par ērtu. Kad tas tika norādīts, komanda pārskatīja savus skaitļus, pievienojot skaitlim vēl vienu nulli, padarot to par 1 pret 50 000, piebilstot, ka mēs necenšamies izlemt, kāda ir [katastrofas iespējamības] pieļaujamā augšējā robeža.

Arī CERN grupa bija samazinājusi savus skaitļus. Izrādījās, ka viņu aprēķini tikai liecināja par to, ka pastāv maza varbūtība, ka Zeme tiks iznīcināta ļoti agri RHIC laikā. Faktiski viņu aprēķini atbilda lielai planētu iznīcināšanas iespējamībai ilgtermiņā.

Neviena no šīm kļūdām netika plaši ziņots.

Tieši pirms LHC ieslēgšanas CERN pasūtīja savu ziņojumu par šobrīd pasaulē jaudīgākā akseleratora drošību. Šajā ziņojumā tika secināts, ka mašīna ir droša.

Svarīgs jautājums ir par to, kādai sabiedrībai vajadzētu uzticēties šim ziņojumam. Ir dažādi iemesli būt piesardzīgiem, tostarp kļūdas, kas parādījās iepriekšējos novērtējumos.

Tikpat nopietns ir fakts, ka ziņojumu uzrakstīja pieci CERN darbinieki, kuri paļāvās uz viena cita CERN darbinieka un zinātnieka zinātnisko darbu, kuram bija gaidāma viesa vieta organizācijā.

Tie ir cilvēki, kuru karjera un iztika bija atkarīga no LHC ieslēgšanas. Ar vislabāko gribu pasaulē ir grūti saprast, kā tā bija saprātīga izvēle.

Kopš tā laika debates ir virzījušās uz priekšu, un ir paustas vairākas jaunas bažas par drošību. Šajā emuārā esam to aplūkojuši vairākas reizes. Šīs bažas vēl ir jārisina.

Protams, ir nepieciešams, lai LHC drošību izmeklētu neatkarīga zinātnieku grupa ar spēcīgu pieredzi riska analīzē, bet bez profesionālas vai finansiālas saiknes ar CERN. Noteikti varētu izveidot kompetentu komandu, lai gan šis nosacījums, iespējams, izslēgtu lielāko daļu daļiņu fiziķu.

Tagad runa ir par LHC jauninājums lai palielinātu iekārtas spilgtumu un enerģiju līdz aptuveni 16,5 TeV. Drošībai ir jābūt šo plānu centrālajai daļai, taču tā nav. Sabiedrībai ir jāpieprasa zināt, kāpēc.

Atsauce: arxiv.org/abs/1111.0657: Mikro melnie caurumi laboratorijā

paslēpties