Hon na mikroskopické černé díry

energie potřebná k vytvoření černé díry, jako je ta ve středu naší galaxie-množství obsažené v umírající, superhmotné hvězdě, která se zhroutí na sebe—je mnohokrát vyšší než to, čeho můžeme dosáhnout v našich pozemských laboratořích.

pokud jsou však určité teorie správné o povaze gravitace, může existovat způsob, jak fyzici vytvořit velmi odlišný typ černé díry—jednu tak malou a prchavou, že její přítomnost mohla být odvozena pouze z jejího účinku na subatomární částice v detektoru částic. A tento proces může být v dosahu Large Hadron Collider.

podle některých teorií existuje více než jen tři rozměry prostoru. Existence dalších dimenzí by nabídla odpověď na jedno z nejvýznamnějších tajemství ve fyzice dnes: proč je gravitace tak slabá, když jsou ostatní základní síly tak silné. Čím více rozměrů je, tím více gravitace se zředí na rostoucí vzdálenosti. Síla bude slábnout, jak se rozptyluje dál, ale bude překvapivě silná na krátké vzdálenosti.

pokud existuje například 10 dimenzí, pak se gravitační síla musí šířit několika prostorovými dimenzemi, než můžeme detekovat; zdá se nám slabá pouze proto, že většina z nich je ztracena v neviditelných dimenzích.

fyzici vědí, že k vytvoření mikroskopické černé díry by mělo být zapotřebí určité množství energie—více, než by LHC kdy dokázal vykouzlit. Pokud je však gravitace silnější, než si myslíme, pak by prah potřebné energie mohl být v dosahu srážek LHC i kosmického záření se zemskou atmosférou, říká teoretický fyzik Steve Giddings z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře.

„skvělá věc na mikroskopických černých dírách a dalších rozměrech je, že existuje mnoho způsobů, jak je hledat,“ říká vědec Rutgers University John Paul Chou, který slouží jako spolupořadatel fyzikální skupiny exotica v experimentu CMS na LHC. „Ale LHC je nejčistší, nejviditelnější způsob, jak je vytvořit a najít.“

když dvě částice zasáhnou mrtvou rychlostí téměř rychlostí světla, malé množství energie se velmi soustředí do malého prostoru. Pokud existují další rozměry, kolize by mohla odhalit skrytou sílu gravitace; energie a hustota by mohly být dostatečně vysoké, aby se spojily do mikroskopické černé díry.

mikro černá díra by byla příliš malá a krátkodobá, aby měla velký vliv na její okolí. Jediným vodítkem vědců by byl výbuch dalších částic (zobrazený na displeji události na pravé straně nástěnné malby nahoře). Ale jeho vliv na naše chápání přírody na kvantové úrovni by byl obrovský. Pokud by fyzici vytvořili mikroskopické černé díry na LHC, měli by důkaz, že existuje více než tři rozměry prostoru.

vědci sledují, ale zatím nenašli známky mikroskopických černých děr, říká Chou. „Takže buď neexistují, nebo jsou tak vzácné, že jsme je ještě nevytvořili.““

vědci mohli hledat další dimenze jinými způsoby, jako je hledání těžších verzí známých částic,které by mohly existovat pouze v případě, že by existovaly více než tři dimenze, nebo hledání důkazů o gravitonech, hypotetickém nosiči síly gravitace, které unikly do jiných dimenzí a zanechaly prázdnou zónu v detektorech.

ale pokud se mikro černé díry nezobrazí na LHC, jakmile se vrátí na vyšší energii v roce 2015, fyzici budou muset upravit své teorie a přístupy.

“ nevylučuje to žádnou teorii sama o sobě, „říká Chou,“ ale silně je omezí, jako tomu bylo již při nedávném běhu na LHC v letech 2010 až 2012.“

bez ohledu na to, zda vidíme mikroskopické černé díry na LHC, naučíme se něco nového o přírodě.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.