A mikroszkopikus fekete lyukak keresése

a galaxisunk közepén lévő fekete lyuk kialakulásához szükséges energia-egy haldokló, szupernagy tömegű csillag önmagában összeomlik – sokszor nagyobb—mint amit földi laboratóriumainkban elérhetünk.

Ha azonban bizonyos elméletek helyesek a gravitáció természetével kapcsolatban, akkor a fizikusok számára lehet mód arra, hogy egy nagyon különböző típusú fekete lyukat hozzanak létre—egy olyan kicsi és mulandó, hogy jelenlétét csak a részecskedetektor szubatomi részecskéire gyakorolt hatásából lehet következtetni. Ez a folyamat pedig a Nagy Hadronütköztető közelében lehet.

egyes elméletek szerint a tér nem csupán három dimenziója létezik. Az extra dimenziók létezése választ adna a fizika egyik legkiemelkedőbb rejtélyére: miért olyan gyenge a gravitáció, amikor a többi alapvető erő olyan erős. Minél több dimenzió van,annál nagyobb a gravitáció a növekvő távolságokon. Az erő gyengülni fog, amikor távolabb szétszóródik, de meglepően erős lesz rövid távolságokon.

ha például 10 dimenzió van, akkor a gravitációs erőnek több térbeli dimenzión keresztül kell terjednie, mint amennyit észlelni tudunk; csak azért tűnik gyengenek számunkra, mert nagy része elveszik a láthatatlan dimenziókban.

a fizikusok tudják, hogy egy mikroszkopikus fekete lyuk létrehozásához bizonyos mennyiségű energiára van szükség—több, mint amit az LHC valaha is meg tudna idézni. De ha a gravitáció erősebb, mint gondolnánk, akkor a szükséges energiaküszöb mind az LHC, mind a kozmikus sugár ütközésének hatósugarán belül lehet A Föld légkörével, mondja Steve Giddings elméleti fizikus a Santa Barbara-i Kaliforniai Egyetemen.

“a mikroszkopikus fekete lyukak és az extra dimenziók nagyszerű tulajdonsága, hogy sokféle módon lehet keresni őket”-mondja John Paul Chou, a Rutgers Egyetem tudósa, aki az exotica physics group társszervezője az LHC CMS kísérletében. “De az LHC a legtisztább, legkézenfekvőbb módja annak, hogy létrehozzuk és megtaláljuk őket.”

amikor két részecske közel fénysebességgel holtpontra kerül, egy kis mennyiségű energia nagymértékben koncentrálódik egy apró térbe. Ha léteznek extra dimenziók, az ütközés felfedheti a gravitáció rejtett erejét; az energia és a sűrűség elég nagy lehet ahhoz, hogy mikroszkopikus fekete lyukká olvadjon össze.

egy mikro-fekete lyuk túl kicsi és rövid életű ahhoz, hogy nagy hatással legyen a környezetére. A tudósok egyetlen nyomát az extra részecskék robbanása jelentené (a fenti képen látható falfestmény jobb oldalán látható eseménykijelzőn). De ennek hatása a természet kvantumszintű megértésére óriási lenne. Ha a fizikusok mikroszkopikus fekete lyukakat hoznának létre az LHC-n, bizonyítékuk lenne arra, hogy a tér több mint három dimenziója létezik.

a tudósok figyelnek, de eddig nem találtak mikroszkopikus fekete lyukak jeleit, mondja Chou. “Tehát vagy nem léteznek, vagy olyan ritkák, hogy még nem gyártottunk egyet.”

a tudósok más módon is kereshetnek extra dimenziókat, például olyan ismert részecskék nehezebb verzióit kereshetik, amelyek csak akkor létezhetnek, ha háromnál több dimenzió létezik, vagy bizonyítékokat kereshetnek a gravitonokról, a gravitáció hipotetikus erőhordozójáról, amelyek más dimenziókba menekültek és üres zónát hagytak a detektorokban.

de ha a mikro-fekete lyukak nem jelennek meg az LHC-n, miután 2015-ben nagyobb energiával térnek vissza, a fizikusoknak módosítaniuk kell elméleteiket és megközelítéseiket.

“önmagában nem zár ki semmilyen elméletet” – mondja Chou -, de erősen korlátozza őket, ahogy azt már megtette a legutóbbi 2010-2012-es futással az LHC-n.”

függetlenül attól, hogy látunk-e mikroszkopikus fekete lyukakat az LHC-n, valami újat fogunk tanulni a természetről.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.