Masę czarnej dziury trzeba skwantować, mówią fizycy

Skupiając się przez wiele lat na gigantycznych czarnych dziurach, które powstają, gdy gwiazdy zapadają się, oraz na supermasywnych czarnych dziurach w centrach galaktyk, fizycy zaczęli ostatnio badać mikroskopijne czarne dziury o niewielkich masach.

Jednym z powodów, dla których warto pomyśleć o tych obiektach, jest to, że mogły one powstać podczas Wielkiego Wybuchu i nadal przenikać wszechświat. Istnienie tak zwanych pierwotnych czarnych dziur jest jednym z możliwych wyjaśnień brakującej masy wszechświata.

Innym powodem, dla którego fizycy interesują się mikro czarnymi dziurami, jest to, że niektórzy teoretycy przewidują, że Wielki Zderzacz Hadronów je wytworzy.

Tak więc praca Gia Dvali i kumpli z Ludwig-Maximilians-Universitat w Monachium, Niemcy, będzie bardzo interesująca. Ci faceci twierdzą, że jeśli czarne dziury powstają w tak małej skali kwantowej, to ich masy muszą zostać skwantowane.

Ich rozumowanie jest proste. Jeśli masa czarnej dziury nie zostanie skwantowana, wówczas masa może przyjąć zasadniczo dowolną wartość. A gdyby tak było, tempo produkcji mikro czarnych dziur byłoby nieskończone: mogłyby powstać w każdym zderzeniu, przy dowolnej energii.

Ponieważ oczywiście tak nie jest, masy mikro czarnych dziur muszą zostać skwantowane.

To natychmiast rodzi szereg ważnych pytań, z których nie tylko to, co rządzi kwantyzacją czarnej dziury. Dvali i wsp. rozsądnie twierdzą, że czarne dziury muszą być skwantowane w jednostkach podstawowej długości Plancka. Nie jest jednak jasne, jak dokładnie wpłynęłoby to na sposób, w jaki wskakują i znikają.

Dvali i wsp. sugerują, że mikro czarne dziury pojawiłyby się najpierw w swoim najniższym stanie kwantowym w LHC w formie pewnego rodzaju rezonansu kwantowego, co fizycy cząstek elementarnych nazywają garbem w swoich danych. Początkowo byłoby to trudne do odróżnienia od zwykłej cząstki, ale eksperymenty z wyższą energią powinny ujawnić czarne dziury również w wyższych stanach.

Na razie nie ma sposobu, aby dokładnie określić, jakiej energii powinniśmy się spodziewać, aby je zobaczyć. Aby odkryć dokładną postać reguły kwantyzacji dla najniższych rezonansów czarnych dziur, potrzebujemy więcej danych eksperymentalnych, mówi Dvali i spółka. Całkiem!

Oczywiście, kwestia tego rodzaju produkcji czarnej dziury w LHC po raz kolejny rodzi drażliwe pytanie, czy gwarancje bezpieczeństwa, które otrzymaliśmy w związku z tymi eksperymentami, są ważne.

Przyjrzeliśmy się wcześniej argumentom. Jednym z ważnych pytań jest to, czy najnowocześniejsza fizyka teoretyczna jest w stanie wykonać wiarygodne prognozy, że LHC jest bezpieczny.

Dzisiejszy artykuł wyjaśnia, że ​​nasze rozumienie fizyki mikro czarnych dziur szybko się zmienia. Całkowicie rozsądne byłoby więc pytanie, na jakiej podstawie fizycy są w stanie zapewnić bezpieczeństwo.

(Odłóżmy na chwilę na bok kwestię, czy fizycy cząstek elementarnych są w stanie dokonać oceny bezpieczeństwa, biorąc pod uwagę, że mogą najwięcej zyskać na prowadzeniu tych eksperymentów).

Jest to debata, w którą fizycy cząstek elementarnych dziwnie niechętnie się angażują, ignorując większość pytań dotyczących bezpieczeństwa.

Jest to więc dobra okazja do ponownego poruszenia tej kwestii. Usiądź wygodnie i ciesz się fajerwerkami (lub łamigłówkami nad ogłuszającą ciszą)!

Nr ref.: arxiv.org/abs/1106.5894 : Masy czarnych dziur są skwantyzowane

ukryć