Могут ли черные дыры уничтожить Вселенную?

4 Апреля 2015 в 14:00, Илья Хель 11 195 просмотров 29

Черные дыры

Один из сюрпризов, которые выявил Большой адронный коллайдер, заключается в том, что бозон Хиггса оказался немного тяжелее, чем ожидалось, и это несет определенные последствия для структуры нашего вакуума. Вакуум наполняет поле Хиггса, оно дает частицам их массу, а заполненный Хиггсом вакуум, как считается, должен быть стабильным минимумом потенциала Хиггса. Если Хиггс будет значительно тяжелее, как показывают современные данные, у потенциала будет другой минимум на энергиях, которые ниже настоящего вакуума. Значит, вакуум, который нас окружает, это «ложный вакуум» и он метастабилен, не идеален. Наш ложный вакуум в конечном счете распадется на более низкое энергетическое состояние «истинного вакуума», и этот процесс будет сопровождаться выбросом энергии, которая разорвет все связанные на сегодня частицы материи.

В списке событий, которые заслуживают названия «конец света», «вакуумный распад» идет сразу после «большого сжатия».

Измерив массу Хиггса и другие параметры, определяющие потенциал, можно подсчитать, сколько времени понадобится нашему вакууму для распада. Ложный вакуум распадается с локального туннелирования в истинный вакуум, затем создает пузырь, который быстро расширяется и наполняет всю Вселенную. Когда симметрия Хиггса была нарушена впервые, произошло что-то похожее, что, возможно, привело к доминированию материи над антиматерией во Вселенной.

В нашей нынешней Вселенной время, которое необходимо, чтобы произошло туннелирование, зависит от высоты потенциальной стены между истинным и ложным вакуумом, в котором мы сейчас находимся. Оценки показывают, что из того, что мы знаем о времени этого распада, оно должно быть на несколько порядков больше возраста нашей Вселенной. И даже так, если вакуум в конце концов распадется, это случится после того, как звезды сожгут все топливо и жизнь во Вселенной станет невозможной. Причин для волнения в принципе нет.

Или все-таки есть?

Квантовое туннелирование

В одной из последних работ на прошлой неделе под названием «Вакуумная метастабильность черных дыр», группа ученых из Великобритании и Канады отметила, что оценка скорости распада вакуума не принимает во внимание, что гравитационные поля могут служить семенами-зародышами вакуумного распада и таким образом значительно увеличивать нестабильность существующего вакуума. В своей работе Бурда, Грегори и Мосс рассчитали вероятность того, что ложный вакуум туннелирует в истинный вакуум, и пришли к выводам, что она намного выше в присутствии черных дыр, нежели в их отсутствии. Используя ряд наборов параметров потенциала Хиггса, сопоставимые с существующими данными, они оценили время распада как грубо сравнимое со временем распада черной дыры посредством излучения Хокинга.

Вероятный процесс туннелирования, который может произойти рядом с черной дырой, зависит от массы черной дыры. Большие черные дыры имеют малую кривизну на горизонте, потому вероятность туннелирования мала, а температура Хокинга низкая. Поскольку черная дыра теряет массу в процессе испарения, температура растет, а вместе с ней и вероятность туннелирования. При большой массе наиболее вероятным состоянием, при котором туннелирует ложный вакуум, будет истинный вакуум с черной дырой, у которой осталось мало массы внутри. Если масса будет достаточно малой, скорее всего, в процессе туннелирования просто возникнет пузырь истинного вакуума. В любом случае истинный ваккум начнет стремительно расти.

Это говорит о том, что там, где скорость распада вакуума больше темпа излучения Хокинга, вакуум может стать нестабильным вблизи края черной дыры — и расшириться внутрь чрезвычайно быстро — когда черная дыра близка к полному испарению.

Сколько времени понадобится черной дыре, чтобы испариться и стать достаточно малой, чтобы запустить вакуумный распад? Это зависит от начальной массы черной дыры. Чем больше черная дыра, тем больше нужно времени. Все черные дыры, которые мы наблюдали — черные дыры с массой солнца и сверхмассивные черные дыры — настолько тяжелые, что в настоящее время вообще не испаряются — их температура ниже температуры космического микроволнового фона. Они не теряют массу, а растут.

Тем не менее было предположение, что малые черные дыры могли образоваться в очень юной Вселенной из крупных колебаний плотности. Эти черные дыры называют «первичными» черными дырами, и они могут обладать любой массой сегодня. Если они существуют, некоторые уже испарились или испаряются сейчас. Сигнатуры этих черных дыр пытались найти, но пока не нашли, хотя есть мнение, что короткопериодичные гамма-всплески могут исходить от таких событий.

Если расчеты нового документа верны, мы можем сделать вывод, что в нашей Вселенной просто не было черных дыр, которые испарились полностью, поскольку в таком случае нас бы больше не было. Поскольку распределение первичных масс черных дыр неизвестно, однако некоторые из них могут быть рядом в финальной стадии испарения, предвещая конец мира, каким мы его знаем.

Звучит ужасно, и это правда. Но есть и другие аргументы.

Большой адронный коллайдер

Во-первых, первичные черные дыры, строго говоря, не особо высоко ценятся среди космологов. Причина в том, что трудно найти модель, согласно которой их можно было бы произвести, не произведя много. Для того чтобы образовать их, Вселенная должна была родиться с флуктуацией плотности на 68% плотнее среднего, в то время как первичные флуктуации, которые мы наблюдаем, на 0,003% плотнее среднего. Что еще более важно, параметры потенциала Хиггса, которые входят в скорость распада вакуума, основаны на предположении, что Стандартная модель представляет собой полную теорию вплоть до масштабов, на которых становится актуальной квантовая гравитация. Но это крайне сомнительно. Более того, многие считают, что это вовсе не так.

Ах да, и как насчет крошечных черных дыр на БАК, которые должны были съесть нашу планету в 2008 году? Нет абсолютно никаких признаков того, что БАК произвел хотя бы одну такую, и сама эта идея кажется весьма сомнительной, хотя исключать ее тоже не стоит. Могут ли эти черные дыры начать вакуумный распад?

На основе текущих расчетов Бурды и его коллег такой вывод сделать нельзя. Не только потому что эти черные дыры БАК будут с большей размерностью, но и сам вакуум должен быть с большей размерностью, а значит и теория будет отличаться. Кажется невероятным, что микроскопические черные дыры, даже если и будут произведены на БАК, могут быть вредными, по вполне понятным причинам: БАК работает в энергетическом режиме, при котором астрофизические столкновения происходят постоянно. Они не порождали событий, которые были бы беспрецедентными в истории Вселенной. Если теорию Бурды раскрыть, она скорее исключит возможность создания черных дыр на БАК с его энергиями.

Работа ученых имеет потенциал для развития в очень плодотворной связи между космологией, астрофизикой и экспериментами на коллайдере, которые мы проводим на Земле.

Могут ли черные дыры уничтожить Вселенную?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

29 комментариев

  1. SergioG.

    Как все сложно оказалось в этом космосе! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  2. trukhin

    "БАК работает в энергетическом режиме, при котором астрофизические столкновения происходят постоянно. Они не порождали событий, которые были бы беспрецедентными в истории Вселенной."

    А в других статьях как раз говорилось, что БАК в микро масштабах создает такие энергии и температуры, которых со времен большого взрыва не было. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  3. Diskutolog

    А мне вот что итересно что произойдет если столкнутся две черные дыры,
    одна сожрет другую,или..что вобще вазможно какие моследствия?

    • 7777777

      Одна поглотит другую, по крайней мере так было написано (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

      • Diskutolog

        а поконкретние где написано?

        • 7777777

          Лента ру. 20:43, 5 марта 2008

          Столкновение сверхмассивных черных дыр порождает длительное инфракрасное послесвечение



          Астрономы из университета Джона Хопкинса показали, что слияние двух сверхмассивных черных дыр может порождать длительное (до 100 тысяч лет) инфракрасное послесвечение, которое сравнительно легко обнаружить современными инструментами, сообщает журнал New Scientist.

          Сверхмассивные черные дыры могут превосходить Солнце по массе в несколько миллиардов раз. В настоящее время предполагается, что в ядре большинства галактик, включая Млечный путь, находится сверхмассивная черная дыра.

          Столкновение двух черных дыр, приводящее к их последующему слиянию, - явление, давно интересующее астрономов. Во время такого слияния должно высвобождаться огромное количество энергии, значительная часть - в видегравитационных волн, которые давно ищут, но пока напрямую не зафиксировали.

          Новые расчеты Джереми Шниттмана (Jeremy Schnittman) и Джулиана Кролика (Julian Krolik) из университета Джона Хопкинса показывают, что слияние сверхмассивных черных дыр должно также вызывать инфракрасное послесвечение продолжительностью около 100 тысяч лет. Источником излучения станут аккреционные диски - газопылевые диски, вращающиеся вокруг черных дыр и постепенно поглощающиеся ими. При слиянии дыр орбиты вещества в дисках нарушатся, и частицы будут сталкиваться друг с другом. Постепенно газ "успокоится", но до того из-за подобных внутренних столкновений значительная часть энергии перейдет в электромагнитные волны и будет в конце концов испущена диском в виде инфракрасного излучения.

          Итоговое инфракрасное излучение может быть обнаружено, например, телескопом "Спитцер". Слившиеся черные дыры будут отличаться от других источников инфракрасного света отсутствием излучения на других волнах, в частности, ультрафиолетовых и рентгеновских. По расчетам Шниттмана и Кролика, в наблюдаемой Вселенной в настоящее время должно находиться 104-105 таких источников.

          (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

          • Diskutolog

            Ха..теперь понятно,от сюда вывод черная дыра это не портал,а просто макро тарнадо блуждающий по вселенной!

    • JollyRoger

      Бог молчит? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  4. Parmezan69

    Нестыковка в новостях.
    http://hi-news.ru/science/dokazatelstvo-supersimmetrii-polnostyu-izmenit-nashe-ponimanie-vselennoj.html
    "..Стандартная модель предсказывает, что бозон Хиггса в триллионы раз тяжелее, чем тот, что наблюдали физики во время первого запуска БАК, как говорит Дон Линкольн, физик из Лаборатории Ферми."
    А в данной статье пишется:
    "...Один из сюрпризов, которые выявил Большой адронный коллайдер, заключается в том, что бозон Хиггса оказался немного тяжелее, чем ожидалось"
    WTF?!

  5. homevu

    Обязательно уничтожат... просто они ждут своего часа! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  6. azatot2014

    Секундочку, а когда его запускали последний раз? В этом месяце? Откуда информация о бозоне? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  7. Parmezan69

    Еще раз пишу, хочу обратить внимание на свое сообщение выше.
    Раньше писали, что обнаруженный бозон оказался легче в триллионы раз, чем предсказываемый теорией. А в данной статье пишется уже, что обнаруженный бозон НЕМНОГО ТЯЖЕЛЕЕ. Нестыковочка, однако.

    • gskull

      По ходу никто не ответит на твой вопрос. Я тоже недавно только перечитывал статью, где написано что бозон тяжелеетяжелее в триллионы раз, а в этой статье такое... Не знаю чему теперь верить )))

    • Diskutolog

      А теперь вопрос..
      Кто из вас двоих
      Пязд..т??)))XD

  8. Diskutolog

    Чему верить?
    Ну есле по логике то конечно последней версии.(тяжелее)
    А если по правде,то не чему нельзя верить.
    Вспомните теорию большого заговара,Нам всегда и о обовсем врут.
    Вводят население в заблуждение.
    Комуто невыгодно чтобы общественность узнала правду.

  9. Diskutolog

    Вот и пудряд нам мозги тяжелее,легче...
    А сами тем времинем,разрабатывают Базоновую бомбу на основи нитрино,
    Закон термодинамики был засекречен пока Ядерную бомбу на хиросиму не збросили.

  10. Parmezan69

    Хотелось бы ответ Hi-News. Редакция наверняка следит за коментами, для порядка. Не лишним будет ответить за то, что они копипастят. Хотя чтиво у них всегда интересное.

    • Diskutolog

      Редакция таким оброзом просто пиарит свой сайт,выкладывая не всегда обосновоные статьи,
      им нужен рейтинг а значит большое количество наших коментов,им неважно что мы пишем им просто нужна большая масса читателей,и определенное количество коментов для рейтинга.

  11. mistermaestrox

    Есть (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  12. Diskutolog

    И что же вы собрались там па Есть?))что то вкусное наверное...
    У меня есть рафинад
    Будите?

  13. botancik

    за слишком мало ядер в БАК-е чтоб вышло какое черное солнце. слияние двух черных огненых звезд думаю что зависит какое из этих (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  14. botancik

    тяжелее. а так как они образованны из черной материи то очень сомневаюсь о пустоте ядра , наоборот по плотности будут выше. и при слиянии взависимости от оси и стороны движения будет ясно что ждать 1. взрыв или слияние.... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  15. botancik

    при взрыве - новая галактика
    самое интересное когда черное солнце поглащает плотную планету с противоплложной стороной врашентя- что будет остановка или взрыв? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.