Может ли БАК создать губительную для Земли черную дыру?

15 732 просмотра
Об авторе

Коллайдер

Всякий раз, когда мы раздвигаем границы знаний, этому сопутствует риск и перспектива награды. Рисков много: не найти ничего нового, провести неудачный или неработающий эксперимент, вызвать разрушения, если все пойдет наперекосяк. Но вознаграждение может быть огромным: получение новых знаний, новых технологий и прорыв для всей человеческой науки.

Одним из мест, олицетворяющих все это, является Большой адронный коллайдер (БАК) при ЦЕРН, на котором мы начали сталкивать протоны при самых высоких энергиях, когда-либо достигнутых в ускорителе элементарных частиц. Пару лет назад мы побили старый рекорд — 2 ТэВ (тераэлектронвольт, или 1012 эВ), который был установлен Лабораторией Ферми — разогнав частицы до 3,5 ТэВ и столкнув их между собой, достигнув 7 ТэВ общей энергии. Это открытие не только позволило нам не только создать огромное число неуловимых фундаментальных частиц (топ-кварка, W- и Z-бозонов), но и открыть совершенно новую фундаментальную частицу, последнюю из неоткрытых частиц Стандартной модели: бозон Хиггса.

Частицы

Обновленный БАК позволяет нам набрать порядка 13-14 ТэВ общей энергии. Если нам повезет, внушительное число столкновений на таких энергиях, в сочетании с невероятными детекторами, позволит нам создать и открыть никогда ранее не виденные частицы в этой лаборатории. И, конечно, это открывает целый простор для невероятных (и совершенно несуразных) заявлений, как то:

«Ученые на Большом адронном коллайдере надеются скоро войти в контакт с ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ВСЕЛЕННОЙ».

«Большой адронный коллайдер бросает вызов теории Большого Взрыва».

«Игры со Вселенной могут уничтожить нас: созданные на БАК черные дыры нас поглотят».

И если первые два — это совсем чушь, неверно переданная научная информация, третье заявление сеет страх среди населения, поднимая свою уродливую голову всякий раз, когда БАК начинает работать.

Откуда же ноги растут у этой чуши? Давайте выясним.

Существует ряд теорий, которые предсказывают существование дополнительных измерений. Не только трех пространственных и одного временного, которые, как мы знаем, присущи нашему четырехмерному пространству-времени, но и как минимум еще одного пространственного измерения в нашей Вселенной. И хотя мы не можем получить доступ к этим измерениям при доступных нам энергиях, считается, что в масштабах, которые меньше тех, с которыми мы имели дело — и соответствуют более высоким энергиям — эти дополнительные измерения существуют.

И если эти дополнительные измерения существуют, есть также теоретическая возможность, что можно создать крошечные, миниатюрные, микроскопические черные дыры!

Сделай мы это, мы бы совершили невероятный технологический и научный подвиг, который навсегда изменил бы наше представление о Вселенной. Но когда вы говорите «черная дыра», люди мгновенно (и не зря) представляют себе катастрофическую картину чего-то, засасывающего материю любого рода, пожирая протоны, нейтроны, электроны нашего мира и уничтожая все и вся.

Черная дыра

Но это невозможно по трем причинам. Давайте разберемся.

  1. Если эти миниатюрные черные дыры существуют, то они попадали на Землю миллиарды лет, и Земля все еще вертится.

Конечно, мы никогда не создавали частиц с такой энергией в лабораторных условиях прежде. Но на самых высоких уровнях энергий — энергиях более чем в сто миллионов раз (100 000 000) выше, чем те, с которыми мы работаем на БАК — частицы постоянно сталкиваются с Землей: это космические лучи, которые бомбардируют нас со всех космических направлений.

Эти черные дыры, если бы они существовали, бомбардировали бы Землю (и все планеты) на протяжении всей истории нашей Солнечной системы, а также Солнце, и нет ничего, что указывало бы на то, что хоть какое-либо тело в Солнечной системе стало черной дырой или было ею съедено.

Черная дыра

И тут вы можете возразить, мол, эти объекты движутся слишком быстро и поэтому просто пролетают через Землю, съедая слишком мало материи, чтобы оставаться внутри, и вылетают в межгалактическое пространство. В таком случае вас должна успокоить вторая причина.

  1. Если вы действительно создадите миниатюрную черную дыру, она распадется вследствие излучения Хокинга, причем очень и очень быстро.

Если существуют дополнительные измерения, можно предположить, что они могут быть определенного типа, позволяя (опять же, редко, но метко) сформироваться микроскопическим черным дырам. Такая черная дыра будет обладать в лучшем случае массой, эквивалентной энергии протон-протонного столкновения, до 13-14 ТэВ. По формуле E=mc2 это соответствует массе в 5 х 10-20 граммов, и, вероятнее всего, еще меньше.

Но даже если у вас будут дополнительные измерения нужных масштабов, а также правильного типа, и вы сделаете эту черную дыру, останется проблема: она будет нестабильной. Благодаря законам квантовой механики, эта черная дыра распадется в процессе излучения Хокинга. Для черной дыры массой в 5 х 10-20 граммов, время распада в трех измерениях составит порядка 10-83 секунд, это даже существованием назвать сложно. Чтобы физика имела смысл, нужно время хотя бы в 10-43 секунд или дольше. Переводя в массу черной дыры, она должна весить хотя бы 0,00002 грамма, чтобы получить шанс на существование.

В четырех измерениях, впрочем, особенно если одно «дополнительное» будет большим, время распада будет 10-23 секунд. Но чтобы воспрепятствовать ожидаемому распаду этой миниатюрной черной дыры, вам нужно выбросить известные законы физики. А эти законы так хорошо установлены, что нет ни малейшей вероятности их опровергнуть — это как проснуться с утра и увидеть солнце встающим на западе.

Но допустим, что есть новые законы физики, которых мы пока не знаем, и эти черные дыры внезапно станут стабильными. Вы делаете черную дыру — крошечную такую — в центре Земли, и она не распадается. Поглотит ли она Землю? И если да, то как быстро? Это приводит нас к третьему и последнему условию, и не забывайте: мы уже дважды отринули известные законы физики ради того, чтобы сделать этот бред возможным.

Черная дыра

  1. Вы можете рассчитать, с какой скоростью черная дыра поглощает материю, и даже близко не подберетесь к сроку существования нашей планеты.

Мы привыкли считать, что черные дыры «засасывают» материю, но, по правде говоря, они могут взаимодействовать с ней лишь гравитационно. При массе в 5 х 10-20 граммов, эта гравитационная сила будет чрезвычайно малой: все, что она сможет сделать, это проходить через центр Земли снова и снова, ожидая столкновения с элементарной частицей. Поскольку поперечное сечение нашей черной дыры очень маленькое, а поперечное сечение протона (или нейтрона) очень большое, можно предположить — чтобы спасти аргумент, — что всякий раз при столкновении черная дыра будет поглощать протон или нейтрон.

Если допустить, что она поглощает каждый протон, нейтрон или электрон, с которым вступает в контакт — и принимать во внимание ее гравитацию, чтобы понять, что она притягивает, — она будет поглощать порядка 66 000 протонов и нейтронов в секунду. Конечно, 66 000 протонов и нейтронов — это мелочи с точки зрения массы: 1,1 х 10-25 граммов. Такой темп роста будет постоянным, пока черная дыра не станет довольно большой; только при массе в миллиард метрических тонн черная дыра будет расти быстрее, поскольку ее поперечное сечение увеличится. Захватывая 66 000 нуклонов в секунду, как долго, думаете, черная дыра будет набирать килограмм? Три триллиона лет. За это время погаснет Солнце — даже Вселенная столько не существует.

Черная дыра

Так что, даже если вы сделаете черную дыру и даже если законы физики неверны, а черная дыра будет жить вечно, она будет безвредной. Независимо от того, сколько законов физики мы отбросим, пересмотрим или изменим, Земля все равно будет в порядке.

Поэтому не бойтесь. Мы стараемся исследовать мир совершенно безопасным способом. Любые опасения могут быть развеяны — достаточно обратиться к ученым и спросить. Они ведь тоже не безумные.

Может ли БАК создать губительную для Земли черную дыру?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

30 комментариев

  1. Thir133nth

    Трындежь. Заготовил монтировку и жратву. Они думают - назвали обьект не Черной Месой а ЦЕРН и это все меняет? Халфа приближается... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  2. josephreish

    Бегите, глупцы!

  3. Khius

    наука изучает не наблюдаемые объекты как в макро так и микро мире и что дальше (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. Froren

    МОЖЕТ ЛИ БАК СОЗДАТЬ ГУБИТЕЛЬНУЮ ДЛЯ ЗЕМЛИ ЧЕРНУЮ ДЫРУ?

    Нет, не может. Вместо того, что бы писать очередные глупые статьи, могли бы меня спросить.

  5. RodionX

    Ну, Конец Света это не так страшно. Все мы там будем рано или поздно, так что я не волнуюсь, мне пофиг.

  6. tabasko

    Давайте по существу! Для образования обратно пропорциональной реакции поглощения гравитационного поля нужна масса несравнима с пропорциями в БАКе и критической массы в БАКе не достигнуть никогда! То есть невозможно создать массу распада на микро уровне, если она определена при определённый условиях, в определённом давлении и скорости. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  7. storm X

    ох, и доиграются они однажды со своей наукой, выпустят какой-нить вирус или черную дыру создадут...

  8. М. Ковалевич

    Да, по стандартной модели черной дыры быть не может поэтому мы выходим за ее рамки чтобы допустить их возможность, но... тут же вовсю применяем эту же "забракованную" модель чтобы заверять о безопасности, основываясь на теориях проверенных только на бумажке. В науке это называется "финт ушами".
    Кроме того черные дыры не единственная опасность этого рода, например на Земле вследствие цепной реакции может вспыхнуть Солнце.
    Или произойти волновой сброс вакуума локального участка галактики. Как на экране монитора, висит картинка. Висит? Висит. Клик. Больше не висит.
    Антиматерия, вселеннский эффект бабочки, разозлить спящих инопланетян... много тем, о которых ученые даже боятся думать и панически успокаивают других, пытаясь успокоить себя самих. Но ничего не делать тоже не выход, поэтому все будет как должно быть и никак иначе.

    • Аноним

      Сказки на ночь...
      Только по закону сохранении энергии такие сценарии врятли возможны ведь реальный мир на то и создан в нашей плотности и скорости трансформации материи, что все ускорения и расщепления проходят в рамках своих законов которые не действуют в стандарте, и максимум это Планковский момент жизни реакции.... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

      • М. Ковалевич

        Закон сохранени энергии вот это сказки, верно. Самая ложь (ну, пусть "ошибка") со времен Птолемея, Аристотеля, Геркулеса. Как если бы люди не знали о бутылке Кляйна и считали что все бутылки одинаковые.
        Дальше не читала, тк. присутствует слово "Планка", а это гарант науки прошлого тысячелетия.

        • Аноним

          Планковский момент это только мера для отсчёта она приблизительная и не постоянна в рамках условий происходящего. Так и с микрореакциями которые существуют только в своём временном пространстве и на наш уровень они наврятли могут влиять. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • Zharik

          Там всего 3 слова оставалось, можно было и дочитать :)

  9. JUGG

    Планете ничего не грозит. Это людям п****ц

  10. snow1eopard

    В статье полный бред, гадание на кофейной гуще это конечно супер, только если мы не знаем что изучаем и с чем имеем дело, то и уверены мы ровно на столько на сколько знаем с чем имеем дело, т.е. ровно на 0% уверенности в том, что ничего катастрофического произойти не может. Тоже самое как к Инопланетянам на планету прилететь и быть в твердой уверенности, что нас там ничего опасного не ждет, детский садик. Понятно, что тут риск оправдывается, но рассказывать всем сказки, что риска нет - это как бы по мягче сказать, не правильно. Да у страха глаза велики, но никто не дает гарантии, что завтра на БАКЕ не образуется какое нибудь квар анти вещество, которое войдя в реакцию с веществом и бабахнет так, что пол земли нахрен снесет)

  11. Khius

    ни чёрных ни каких других дыр нет (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  12. Аноним

    ЦЕРН херня абсолютная. Она ничего кроме горя человечеству не принесет! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  13. ElkTheSenior

    Это насколько тяжёлой должна быть фундаментальная частица, чтобы та провалилась в пространство, создав тем самым, своего рода, миниатюрную чёрную дыру ?

    Если взглянуть на гипотезы Оппенгеймера и Волкова то вырисовывается такая картина, -

    "Точное значение предела пока неизвестно из-за высокой неопределённости свойств макроскопических состояний вырожденной барионной материи с крайне высокой плотностью: в недрах нейтронных звёзд плотность материи превышает ядерную плотность (~ 1014 г/см³, что в ~108 раз превышает плотность белых карликов) и уравнение состояния такой материи в точности неизвестно."

    "Самая маломассивная (из известных) чёрная дыра — это XTE J1650-500, она была открыта в 2001 году. Исследования показали, что её масса составляет 3,8±0,5 солнечной массы."

    P.S. Сомневаюсь, что подобные гравитационные колодцы существуют в столь низких масштабах. Но, как говорится, - с чем чёрт не шутит. Не исключено, что похожие аномалии, всё таки существуют, только нам о них, пока ещё - ничего неизвестно.

    В лабораторных условиях да, создать нечто подобное уже возможно, с помощью мощных лазеров. Подробностей уже не вспомню. Ни так давно этот эффект (быстро распадающейся миниатюрной якобы чёрной дыры) демонстрировали в какой-то научно популярной передаче/фильме (возможно, по Discovery Science).

  14. Kill127

    Що за болванка писала чи перекладала цю статтю (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  15. prof115

    Разумеется, большой адронный коллайдер может создать губительную для всей планеты огромную и всепоглощающую черно-финансовую дыру.

    • deaddreams

      военный бюджет мира около 2трлн у.е. в год. На БАК за 10 (или сколько там лет) потратили 15млрд. т.е. порядка 1,5-2 млрд у.е. в год (цена одного современного американского эсминца). О какой финансовой дыре идет речь?

  16. Аноним

    Люди должны подтверждать свои домыслы практически.... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  17. subatomik

    Главную угрозу представляет оружие которое будет создано ! БАК стоит миллиарды баксов! А все остальное просто пыль в глаза для дебилов! (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.