Melnā cauruma masa ir jākvantizē, saka fiziķi

Daudzus gadus koncentrējoties uz milzīgiem melnajiem caurumiem, kas veidojas, sabrūkot zvaigznēm, un supermasīvajiem melnajiem caurumiem galaktiku centrā, nesen fiziķi ir sākuši pētīt mikroskopiskus melnos caurumus ar niecīgām masām.

Viens no iemesliem, kāpēc jādomā par šiem objektiem, ir tas, ka tie, iespējams, ir veidojušies Lielā sprādziena laikā un joprojām var izplatīties Visumā. Tā saukto pirmatnējo melno caurumu esamība ir viens no iespējamiem Visuma trūkstošās masas izskaidrojumiem.

Vēl viens iemesls, kāpēc fiziķus interesē mikro melnie caurumi, ir tas, ka daži teorētiķi prognozē, ka tos radīs lielais hadronu paātrinātājs.

Tāpēc Gia Dvali un viņa draugu darbs Ludviga Maksimiliāna Universitātē Minhenē, Vācijā, radīs lielu interesi. Šie puiši saka, ka, ja šajā mazajā kvantu mērogā veidojas melnie caurumi, tad to masas ir jākvantē.

Viņu argumentācija ir vienkārša. Ja melnā cauruma masa nav kvantitatīvi noteikta, tad masai būtībā var būt jebkura vērtība. Un, ja tas tā būtu, mikro melno caurumu veidošanās ātrums būtu bezgalīgs: tie varētu veidoties jebkurā sadursmē, pie jebkuras enerģijas.

Tā kā tas acīmredzami tā nav, mikro melno caurumu masas ir jānovērtē.

Tas nekavējoties rada vairākus svarīgus jautājumus, tostarp tas, kas regulē melno caurumu kvantēšanu. Dvali un co pamatoti apgalvo, ka melnie caurumi ir jākvantē Planka fundamentālā garuma vienībās. Taču nav skaidrs, kā tas tieši ietekmēs veidu, kā tie parādās un izbeidzas.

Dvali un kolēģi ierosina, ka mikro melnie caurumi vispirms parādītos zemākajā kvantu stāvoklī LHC sava veida kvantu rezonanses veidā, ko daļiņu fiziķi savos datos sauc par kupri. Sākotnēji to būtu grūti atšķirt no parastas daļiņas, bet augstākas enerģijas eksperimentiem vajadzētu atklāt melnos caurumus arī augstākos stāvokļos.

Pagaidām nav iespējams precīzi noteikt, ar kādu enerģiju mēs tos redzētu. Lai atklātu precīzu kvantizācijas noteikuma formu zemākajām melno caurumu rezonansēm, mums ir nepieciešams vairāk eksperimentālu ieguldījumu, saka Dvali un co. Pavisam!

Protams, jautājums par šāda veida melno caurumu veidošanu LHC atkal rada sarežģītu jautājumu par to, vai drošības garantijas, kas mums sniegtas par šiem eksperimentiem, ir derīgas.

Mēs jau iepriekš esam izskatījuši argumentus. Viens svarīgs jautājums ir par to, vai jaunākā teorētiskā fizika spēj uzticami prognozēt, ka LHC ir drošs.

Šodienas raksts skaidri parāda, ka mūsu izpratne par mikro melno caurumu fiziku strauji mainās. Tāpēc būtu pilnīgi pamatoti jautāt, uz kāda pamata fiziķi spēj nodrošināt drošību.

(Uz brīdi noliksim malā jautājumu par to, vai daļiņu fiziķi vispār var veikt drošības novērtējumus, ņemot vērā to, ka viņi var gūt lielāko labumu no šo eksperimentu veikšanas.)

Šīs ir debates, kurās daļiņu fiziķi dīvainā kārtā nelabprāt iesaistās, jo ir ignorējuši lielāko daļu jautājumu par drošību.

Tāpēc šī ir laba iespēja vēlreiz aktualizēt šo jautājumu. Apsēdieties un izbaudiet uguņošanu (vai mīklu pār apdullinošo klusumu)!

Atsauce: arxiv.org/abs/1106.5894 : Melno caurumu masas tiek kvantificētas

paslēpties