Мікроскопічні чорні діри та Великий Адронний Коллайдер: міфи, реальність і вплив на сучасну науку

Є думка, що результатом запуску Великого Адронного Коллайдера могло стати народження – прямо під горами на франко-швейцарському кордоні – мініатюрної чорної діри. А такі об’єкти мають властивість зростати, засмоктуючи матерію в гравітаційну воронку. Так що, чверть століття тому планета ледве уникла зникнення в рентгенівської спалаху, – такий що і на Плутоні не здалося б мало. Це дуже старе думку. Нині майже забуте. Затменное новими, більш сміливими гіпотезами, пов’язаними з прискорювачем в Церні. Останнє, що чув: його збудували, щоб змінити минуле і купити Аляску на століття раніше – ще у Катерини.

Що таке мікроскопічна чорна діра

Але до речі чорній дірі. Її поява в процесі постановки експериментів дійсно, якщо і не планувалося, то з боязкою надією допускалося. Офіційно, створення мікроскопічних чорних дір не розглядалося як мета будівництва установки. Бо передбачалося, що потужність прискорювача недостатньо велика для цього. Однак, серед дослідників наявна і оптимістично налаштована фракція.

Для початку про мікроскопічних чорних дірах. Як ясно з назви, це чорні діри, але – маленькі. Не зоряної маси, а всього-лише на рівні десятої частки міліграма – максимум. Мікроскопічна чорна діра – гіпотетичний об’єкт мікросвіту. По суті – до межі розгодована енергією елементарна частинка.

Як – хотілося б сподіватися – відомо, і характеризуються тільки масою і довжиною хвилі. Спостерігається сучасними методами хвильову природу мають всі частинки, а не тільки

Тобто, мікроскопічна чорна діра утворюється навіть більш очевидним шляхом, ніж звичайна. Гравітаційний колапс не потрібен. Його роль виконує зменшення довжини хвилі зі зростанням маси. А енергія і маса для умов мікросвіту – одне і те ж. Так що, при певних (не виправдалися) припущеннях виявлялося, що енергії прискорювача може вистачити для генерації мікроскопічних чорних дір.

Як виявити мікроскопічну чорну діру

Яка частинка може перетворитися в мікроскопічну чорну діру? Будь-яка. Бо, як кажуть фізики, у чорних дірок волосся немає. Немає інших якостей, крім маси. Інші фізичні властивості при догляді об’єкта під сфери Шварцшильда обнуляються, як президентські терміни, незважаючи навіть на закони збереження. Причому, обнуляються необоротно. Сенс втрачає і така характеристика, як період напіврозпаду. Окуклившаяся частка зупиняє внутрішні годинник і може існувати вічно.

Таким чином, поява чорних дір при включенні укорителя допускалося, але небезпечним для планети вчені ця подія не вважали. Чому? Тому що чорна діра взаємодіє з оточенням лише гравітаційно. А значить, за правилами мікросвіту – взагалі не взаємодіє. Викривлення треків під впливом тяжіння ніколи не спостерігалося в лабораторних умовах, бо на рівні характерних для мікросвіту мас і швидкостей гравітаційною взаємодією можна повністю знехтувати. Тобто, мікроскопічна чорна діра не була б здатна рости, притягаючи і поглинаючи інші частинки. З активної зони цей об’єкт просто пішов би – крізь твердотільні детектори, магніти, бетон, навіть ядро Землі – пішов би в космос. Навіть нейтрино не так безпечні, як мікроскопічні чорні діри.

І тут повинен, однак, виникнути слушне запитання: якщо вже чорні діри так безпечні, що взагалі невловимі, бо не взаємодіють з матерією, то як їх мали намір реєструвати? Виявити мікроскопічну дірку можна тільки по ефектам її випаровування. Дістатися до реальних частинок вона не в силах . Прискорюючи їх – тобто, передаючи їм масу гравітаційним впливом, – чорна діра (велика в тому числі) . І витягує парами частинка-античастинка. Бо за межами сфери Шварцшильда діють закони збереження.

При народженні ж віртуальної пари може вийти так, що одна з отриманих частинок виявиться всередині сфери Шварцшильда, а інша – зовні. Причому, остання, зрозуміло піде, забираючи частину енергії, а значить і маси діри, витраченої на її реалізацію». Таким чином, час життя «зоряних» чорних дір не нескінченно, але дуже велике. Що ж стосується часу життя дірок мікроскопічних то саме це фізикам і хотілося з’ясувати.

Тепер вже приходить час для другого і головного правильного питання: навіщо? Чому фізики хотіли отримати мікроскопічну чорну діру і засмутилися, дізнавшись, що виділені на будівництво прискорювача фінанси цього не дозволяють? По-перше, мікроскопічні чорні діри – володіють масою, але з «грубою матерією» категорично не взаємодіють – потрібні астрофізикам і космологам. Відразу після Великого Вибуху такі об’єкти повинні були народитися у множині.

Не в меншій навіть більшою мірою в мікродірах зацікавлені і фізики-теоретики. Бо саме властивості об’єктів, що живуть за законами мікросвіту і за принципами Теорії Відносності, можуть пролити світло на способи примирення квантової механіки з релятивізмом.