Kedykoľvek posunieme hranice poznania, existujú riziká a perspektíva odmien. Existuje veľa rizík: nenájdenie nič nového, vykonanie neúspešného alebo nepracujúceho experimentu, zničenie, ak sa situácia zhorší. Prínosy však môžu byť obrovské: nové vedomosti, nové technológie a objavy pre celú ľudskú vedu.
Jedným z miest, ktoré toto všetko zosobňuje, je Large Hadron Collider (LHC) v CERN-e, kde sme začali zrážať protóny s najvyššími energiami, aké sa kedy dosiahli v urýchľovači častíc. Pred pár rokmi sme prekonali starý rekord - 2 TeV (teraelectronvolt alebo 1012 eV), ktorý stanovilo laboratórium Fermi - zrýchlením častíc na 3,5 TeV a ich vzájomným zrazením, pričom sme dosiahli celkovú energiu 7 TeV. Tento objav nám nielen umožnil nielen vytvoriť obrovské množstvo nepolapiteľných základných častíc (top kvark, W a Z bozóny), ale aj objaviť úplne novú základnú časticu, poslednú z neobjavených častíc štandardného modelu: Higgsov bozón.
Aktualizovaný LHC nám umožňuje získať asi 13-14 TeV z celkovej energie. Ak budeme mať šťastie, pôsobivý počet kolízií o tieto energie v kombinácii s neuveriteľnými detektormi nám umožní vytvoriť a objaviť v tomto laboratóriu nikdy predtým nevidené častice. A samozrejme sa tým otvára celý priestor pre neuveriteľné (a úplne nepríjemné) vyhlásenia, ako napríklad:
„Vedci z Veľkého hadrónového urýchľovača dúfajú, že budú čoskoro v kontakte s PARALELNOU VESMÍROU.“
„Veľký hadrónový urýchľovač spochybňuje teóriu veľkého tresku.“
„Hry s vesmírom nás môžu zničiť: čierne diery vytvorené pri LHC nás pohltia.“
Propagačné video:
A ak sú prvé dva úplne nezmysly, nesprávne sprostredkované vedecké informácie, tretie tvrdenie zasieva medzi populáciu strach a svoju škaredú hlavu si vychováva zakaždým, keď LHC začne pracovať.
Odkiaľ rastú nohy tohto nezmyslu? Poďme zistiť.
Existuje množstvo teórií, ktoré predpovedajú existenciu ďalších dimenzií. Nielen tri priestorové a jeden časový, ktoré, ako vieme, sú súčasťou nášho štvorrozmerného časopriestoru, ale aj najmenej jedna ďalšia priestorová dimenzia v našom vesmíre. A hoci k týmto dimenziám nemôžeme pristupovať pri energiách, ktoré máme k dispozícii, verí sa, že na škálach, ktoré sú menšie ako tie, s ktorými sme sa zaoberali - a ktoré zodpovedajú vyšším energiám - existujú tieto ďalšie dimenzie.
A ak existujú tieto ďalšie dimenzie, existuje tiež teoretická možnosť, že by mohli byť vytvorené malé, miniatúrne, mikroskopické čierne diery!
Keby sme to urobili, dosiahli by sme neuveriteľný technologický a vedecký výkon, ktorý by navždy zmenil naše myslenie o vesmíre. Ale keď sa povie „čierna diera“, ľudia si okamžite (a nie márne) predstavia katastrofický obraz niečoho, čo nasáva hmotu akéhokoľvek druhu, zožiera protóny, neutróny, elektróny nášho sveta a ničí všetko a všetkých.
To je však nemožné z troch dôvodov. Poďme na to.
1. Ak tieto miniatúrne čierne diery existujú, potom zasiahli Zem miliardy rokov a Zem sa stále točí
Samozrejme, nikdy sme v laboratóriu nikdy nevytvorili častice s touto energiou. Ale na najvyšších energetických úrovniach - energiách viac ako stokrát miliónkrát (100 000 000) vyšších ako sú tie, s ktorými pracujeme na LHC - častice neustále narážajú na Zem: sú to kozmické lúče, ktoré nás bombardujú zo všetkých kozmických smerov.
Tieto čierne diery, ak by existovali, by bombardovali Zem (a všetky planéty) v celej histórii našej slnečnej sústavy, ako aj slnko, a nič nenasvedčuje tomu, že by nejaké teleso v slnečnej sústave zčernelo. dieru alebo ju zožral.
A tu môžete tvrdiť, že tieto objekty sa pohybujú príliš rýchlo, a preto jednoducho preletia Zemou, zjedia príliš málo hmoty, aby zostali vo vnútri, a vyletia do medzigalaktického priestoru. V takom prípade by vás mal upokojiť druhý dôvod.
2. Ak vytvoríte miniatúrnu čiernu dieru, rozpadne sa vďaka Hawkingovmu žiareniu, a to veľmi, veľmi rýchlo
Ak existujú ďalšie dimenzie, dá sa predpokladať, že môžu byť určitého typu, čo umožňuje (opäť zriedka, ale trefne) sa formovať mikroskopické čierne diery. Takáto čierna diera bude mať v najlepšom prípade hmotnosť ekvivalentnú energii zrážky protónov s protónmi, a to až 13-14 TeV. Podľa vzorca E = mc2 to zodpovedá hmotnosti 5 x 10 - 20 gramov a s najväčšou pravdepodobnosťou ešte menej.
Ale aj keď máte extra rozmery správnej mierky a tiež správneho typu a vytvoríte túto čiernu dieru, problém zostáva: bude nestabilný. Vďaka zákonom kvantovej mechaniky sa táto čierna diera rozpadne v procese Hawkingovho žiarenia. Pre čiernu dieru s hmotnosťou 5 x 10-20 gramov bude doba rozpadu v troch dimenziách asi 10 - 83 sekúnd, je ťažké ju vôbec nazvať existenciou. Ak má mať fyzika zmysel, trvá to najmenej 10 - 43 sekúnd alebo dlhšie. Preložené do hmotnosti čiernej diery musí vážiť najmenej 0,00002 gramu, aby mala šancu na existenciu.
V štyroch rozmeroch, najmä ak je jeden „ďalší“veľký, bude doba rozpadu 10 - 23 sekúnd. Aby ste však zmarili očakávaný rozpad tejto miniatúrnej čiernej diery, musíte vyhodiť známe fyzikálne zákony. A tieto zákony sú také pevne dané, že neexistuje najmenšia šanca ich vyvrátiť - je to ako ráno sa zobudiť a vidieť západ slnka vychádzať.
Ale povedzme, že existujú nové fyzikálne zákony, ktoré zatiaľ nepoznáme, a tieto čierne diery sa zrazu stanú stabilnými. Vytvoríte čiernu dieru - malú - v strede Zeme a nerozpadne sa. Zhltne to Zem? A ak áno, ako rýchlo? To nás privádza k tretej a poslednej podmienke a nezabudnite: už sme dvakrát odmietli známe fyzikálne zákony, aby sme umožnili tento nezmysel.
3. Môžete vypočítať, ako rýchlo čierna diera absorbuje hmotu, a ani sa nepriblížite k životu našej planéty
Sme zvyknutí myslieť si, že čierne diery „nasávajú“hmotu, ale v skutočnosti s ňou môžu interagovať iba gravitačne. S hmotnosťou 5 x 10-20 gramov bude táto gravitačná sila extrémne malá: jediné, čo môže urobiť, je prechádzať stredom Zeme znova a znova a čakať na kolíziu s elementárnou časticou. Pretože prierez našej čiernej diery je veľmi malý a prierez protónu (alebo neutrónu) je veľmi veľký, dá sa predpokladať - aby sme zachránili argument - že zakaždým, keď sa čierna diera zrazí, bude absorbovať protón alebo neutrón.
Za predpokladu, že absorbuje každý protón, neutrón alebo elektrón, s ktorým príde do styku - a pri zohľadnení jeho gravitácie s cieľom zistiť, čo priťahuje - absorbuje rádovo 66 000 protónov a neutrónov za sekundu. Samozrejme, 66 000 protónov a neutrónov sú malé veci z hľadiska hmotnosti: 1,1 x 10 - 25 gramov. Táto rýchlosť rastu bude konštantná, kým čierna diera nebude dosť veľká; iba pri hmotnosti miliardy metrických ton bude čierna diera rásť rýchlejšie, keď sa zvýši jej prierez. Ako dlho si myslíte, že zachytávate 66 000 nukleónov za sekundu, ako dlho si myslíte, že získaniu kilogramu bude trvať čierna diera? Tri bilióny rokov. V tomto období vyjde Slnko - ani vesmír toľko neexistuje.
Takže aj keď vytvoríte čiernu dieru a aj keď sú fyzikálne zákony nesprávne, čierna diera bude žiť večne, bude neškodná. Bez ohľadu na to, koľko fyzikálnych zákonov zlikvidujeme, upravíme alebo zmeníme, Zem bude stále v poriadku.
Takže sa nebojte. Snažíme sa objavovať svet úplne bezpečným spôsobom. Všetky obavy možno rozptýliť - stačí sa obrátiť na vedcov a opýtať sa. Ani oni nie sú blázni.
ILYA KHEL