Velký hadronový srážeč by mohl ulovit černé díry a paralelní vesmíry  
Příznivci věčného kvantového vesmíru očekávají objevení černých mikroděr při srážkách v vylepšeném LHC. Pokud uspějí, tak prokáží existenci extra dimenzí, paralelních vesmírů, podpoří teorii strun a vyřeší informační paradox černých děr.


Simulace vzniku černé mikroskopické díry na LHC. Kredit: ATLAS experiment / CERN.
Simulace vzniku černé mikro díry na LHC. Kredit: ATLAS experiment / CERN.
Není to tak dlouho, co se škarohlídi báli, že nejúžasnější vědecký přístroj našeho věku, tedy Velký hadronový srážeč LHC v CERNu, vyrobí černou díru, které pak sežere celou naši planetu. To se očividně nestalo. Na LHC neuvařili černou díru, ale Higgsův boson, sice skvělý, leč o poznání méně dramatický, než gravitační šílenství singularity černé díry. Nakonec se ale, s pozoruhodnou ironií, černé díry na Velký hadronový urychlovač vracejí, nikoliv jako hrozba planetě, ale jako vysněné objekty, po nichž budou početné mezinárodní týmy v CERNu usilovně pátrat. Přesněji řečeno budou opět hledat černé díry, které sice také mají gravitační singularitu, jsou ale, kulantně řečeno, titěrné.


Ahmed Farag Ali. Kredit: Ahmed Farag Ali.
Ahmed Farag Ali. Kredit: Ahmed Farag Ali.
Nedávno o tom napsal do časopisu Physics Letters B egyptský fyzik Ahmed Farag Ali, který se před pár dny na OSLU blýskl s teorií věčného kvantového vesmíru, a jeho dva kolegové. Jsou přesvědčeni, že když lidé kolem LHC najdou černé mikrodíry, tak tím vlastně objeví další prostorové rozměry. Potvrzení existence více prostorových rozměrů by zase podpořilo teorie strun, které mimo jiné počítají s paralelními vesmíry. Stručně řečeno, případný objev takových černých děr na LHC nás nakopne směrem k fantastické nové fyzice.


Ali a spol. podotýkají, že ve svých úvahách nemají na mysli legendární koncept Vysvětlení s mnoha světy (Many-worlds interpretation), podle něhož se každý vesmír v každém kvantově měřitelném okamžiku rozvětví do myriády nových vesmírů, v nichž se odehrávají všechny možné varianty všech dějů, ale které se navzájem vůbec neovlivňují. To podle autorů studie není věda, ale bohapustá filozofie. Ali s kolegy mluví o reálných paralelních vesmírech, které se skrývají uvnitř dalších prostorových dimenzí.


Už se to blíží. Kredit: LHC.
Už se to blíží. Kredit: LHC.
A co s tím má společného Velký hadronový urychlovač? Vlastně se na něm už černé díry hledaly, jak vidno zatím neúspěšně. To zatím mluví ve prospěch existence nám důvěrně známých čtyř rozměrů časoprostoru. Pokud existují jen čtyři rozměry, tak by k vytvoření černé díry na srážeči částic bylo potřeba sehnat 10 na devatenáctou GeV energie. To je dramaticky víc, než kolik zvládne LHC jedoucí na plný plyn, tedy 14 krát 10 na třetí GeV (čili 14 TeV). Překonání takového rozdílu šestnácti řádů je v dnešní době totální science-fiction. Nicméně, pokud existuje vícero prostorových rozměrů, tak bychom k vytvoření černé mikrodíry potřebovali nesrovnatelně méně energie. Velký hadronový urychlovač by to nejspíš zvládl.


Ve Velkém hadronovém urychlovači se už těší na nový start. Kredit: CERN.
Ve Velkém hadronovém urychlovači se už těší na nový start. Kredit: CERN.
Jak to, že zatím nikdo předpokládané černé díry ve Velkém hadronovém urychlovači neviděl? LHC doposud fungovalo na energiích pod 5,3 TeV a očividně to na ně nestačilo, i když by to podle klasických představ o gravitaci v případě existence dalších dimenzí stačit mělo. Jenže Ali a spol. vyznávají koncept gravitační duhy (gravity’s rainbow), která spojuje obecnou relativity a kvantovou mechaniku s tím, že časoprostor je nespojitý a neexistuje pod Planckovu délku a Planckův čas. Když tímhle způsobem přepočítají gravitaci, tak jim vychází, že by se černé dírečky měly tvořit při energiích nejméně 9,5 TeV, jestliže existuje šest rozměrů anebo při energiích nejméně 11,9 TeV, pokud existuje deset rozměrů.


Duha gravitace není žádný mainstream, nýbrž kontroverzní okrajová záležitost. Kdyby se teď ale na Velkém hadronovém urychlovači doopravdy objevily černé mikrodíry, tak se kromě příznivců duhy gravitace zaradují i fanoušci světa s větším počtem dimenzí, teorie strun a paralelních vesmírů. Ani to ale není vše a jako pozoruhodný bonus by se objevilo i řešení sžíravého informačního paradoxu černých děr. Spočívalo by v tom, že v konceptu duhy gravitace existuje pro černé "minidíry" minimální možná velikost, pod kterou se nemohou smrsknout.


Pokud se ani ve vylepšeném LHC žádné takové nenajdou, tak to podle Aliho a spol. může znamenat tři různé věci. Zaprvé, další prostorové rozměry neexistují. Nebo existují, ale jsou menší, než si myslíme. A za třetí, teorie duhy gravitace nefunguje jak by měla, a bude se muset přepracovat. Teď už jenom stačí spustit Velký hadronový srážeč, a časem zjistíme, jak na tom vlastně jsme.





Video:  The LHC: a stronger machine. Kredit: CERN.


Literatura

PhysOrg 18. 3. 2015, Physics Letters B 743: 295–300, Wikipedia (Many-worlds interpretation, Micro black hole).
Datum: 20.03.2015 23:55
Tisk článku

LEGO? NEXO KNIGHTS? Třesk, bum, prásk! - kolektiv
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 169 Kč
LEGO? NEXO KNIGHTS? Třesk, bum, prásk!
kolektiv

Diskuze:

Milan Baran,2015-03-23 07:14:37

Pán Wagner, ďakujem Vám za odkaz. Asi som si pomýlil GeV s eV. Doteraz som si myslel, že len gravitácia dokáže vytvoriť a udržať stabilnú čiernu dieru, ktorá sa dá pozorovať podľa jej vplyvu na okolie. Mini čierne diery sú asi nad moje chápanie.

Odpovědět

semínko

Martin Kovařík,2015-03-22 23:11:25

Aby to nedoapadlo jako v té pohádce, kdy z malého semínka vyrostl obrovský strom..... pro laika jako jsem já je představa, že lze vyrobit černou díru trochu děsivá.

Odpovědět

Energie?

Jakub Rint,2015-03-22 19:31:29

"nejméně 9,5 TeV, jestliže existuje šest rozměrů anebo při energiích nejméně 11,9 TeV, pokud existuje deset rozměrů"

nemá to být naopak, když u 4 rozměrů je potřeba o několik řádů vice energie?

Odpovědět

?

Milan Baran,2015-03-21 22:05:21

Ja tomu nerozumiem. Veľká/malá čierna diera znamená len čiernu dieru veľkej/malej hmotnosti. Ako môže existovať nejaká mikro, keď nemá dosť hmotnosti na singularitu.

Odpovědět


Čím se liší černá díra mikroskopická od mini?

Vladimír Wagner,2015-03-21 23:02:29

Představa mini černé díry je založena na klasickém průběhu gravitace (tedy že klesá s kvadrátem vzdálenosti). V takovém případě má černá díra o hmotnosti atomového jádra Schwarzildův poloměr (rozměr), který je o mnoho řádů menší než poloměr protonu. Ovšem kvůli kvantovým vlastnostem má každý mikroobjekt vlnové vlastnosti a charakteristickou vlnovou délku. Ta určuje neurčitost v jeho poloze a rozměru. Je nepřímo úměrná hybnosti a tedy energii urychlených částic na LHC. Při energii dosažitelné na LHC je tato veličina zhruba deseti tisícina rozměru protonu. Tedy pořád o mnoho řádů více než je rozměr miničerné díry s hmotností jádra. Takže taková "klasická" miničerná díra nemůže na LHC vzniknout. Proto se píše v článku, že by se na ní potřebovala energie 10 na devatenáctou GeV.
Hypotetické mikroskopické černé díry předpokládají existenci úplně jiné gravitace na mikroskopických rozměrech (mění se se vzdáleností rychleji než s jejím kvadrátem). To by mělo být dáno těmi dalšími rozměry. Podrobněji je to v tom článku, na který jsem už tady v diskuzi odkazoval.

Odpovědět


Milan Baran,2015-03-22 08:53:13

Keby sa aj podarilo stlačiť častice pod Schwarzildov polomer, čo im bráni nevrátiť sa po zrážke zpäť? Myslím, že zem bombardujú aj kozmické častice ktoré by to dokázali, ale miničierne diery sa nekonajú.

Odpovědět


Prosím, přečtěte si ten odkazovaný článek.

Vladimír Wagner,2015-03-22 10:14:17

Pane Baran, Schwarzildův poloměr pro mini černou díru s takhle malou hmotností je v řádu 10 na minus 35 metrů. K jejímu vytvoření srážkou protonů (tedy spíše kvarků nebo gluonů, které jej tvoří) bychom je musely urychlit na energii několikrát zmiňovaných 10 na 19 GeV. Částice s takovou energií se v kosmickém záření opravdu nevyskytují. Jak už jsem několikrát psal, tak je to podrobně populárně vysvětleno v tomto článku: http://www.osel.cz/index.php?clanek=3703 . Je tam i vysvětleno i to, proč, pokud mikroskopické černé díry produkovatelné na LHC existují, nelze už pozorovat menší detaily, než je jejich Schwarzildův poloměr a ani větší energie urychlovačů by nedokázaly ukázat větší detaily než desetitisíciny poloměru protonu.

Odpovědět

komentář k článku

Martin Kovář,2015-03-21 17:36:49

Bohužel, stává se už jakýmsi folklórem, že před každým spuštěním většího urychlovače částic (dříve LEP, LEP II, Tevatronu a teď LHC) se objeví spousta teoretiků, kteří se snaží přihřát si vlastní polívčičku a předpovídají různé částice a jevy, které bychom měli možná vidět. Jenže činí tak bez jakékoli zodpovědnosti. Když se pak neprokáže existence nějaké dané částice, nic se neděje, upraví se konstanty a jede se dál. A není se ani čemu divit. Potenciální zisk z případného objevu je mnohem větší (uznání, granty, peníze, ...) než ztráta. Pokud si na tyto objevy se svými kolegy nesázíte, ta je většinou nulová. Až na pár výjimečnějších případů, kdy daní vědci ztrácí alespoň svou reputaci.
Bohužel, pan Ali a jeho kolegové zapadají do zmíněného obrázku. Dané předpovědi je pak nutné brát s rezervou.

Odpovědět

Několik upřesnění

Vladimír Wagner,2015-03-21 12:26:32

Pro tento typ černých děr, o kterých se tu píše bych nepoužíval označení černé minidíry, ale mikroskopické černé díry. Černé minidíry je totiž pojem, který se už zavedeně používá pro označení klasických černých děr, které sice mají velmi malé hmotnosti (menší než hvězdné) a mohly vznikat v ranných fázích vesmíru. Dnes by se mohly pozorovat třeba gama záblesky vznikající v závěrečné fázi jejich vypařování, nebo by se mohlo pozorovat gravitační čočkování způsobené jejich průchodem před hvězdami. O těchto zatím hypotetických objektech se už také na Oslovi psalo. Tyto objekty jsou založeny na klasické gravitaci (tedy obecné relativitě) a nepotřebují extra rozměry či další exotiku.
V článku popsané objekty by bylo lépe nazývat jako mikroskopické černé díry. Podrobněji o nich, jejich vlastnostech a jak souvisí s LHC je zde: http://www.osel.cz/index.php?clanek=3703 .

Odpovědět


Dodatek

Vladimír Wagner,2015-03-21 12:30:34

Oba ty inzerované články Dáši Gregorové jsou právě o těch klasických černých minidírách a nesouvisí s mikroskopickými černými děrami, o kterých se píše v tomto článku.

Odpovědět


OK

Josef Pazdera,2015-03-21 17:17:33

V článku upřesňujeme. Na mikrodíry. A už se těšíme až budou i nano... Některé články systém přiřazuje automaticky sám, pro něj je díra, jako díra.

Odpovědět

černé díry

Pavel Dombrovský,2015-03-21 10:09:44

Poněkud se divím, že vědci trvale opakují ve svých teoriích jakési údaje o velikosti - např. minidíry atd. V nekonečném rozměru můžeme i jinou nekonečnou veličinu považovat za malou, nebo velkou. Konkrétně - jak velká by měla být singularita před BB?Podle mně žádný nepatrný bod, ale pořádný objem. Proč tedy hledat minidíry, když v nekonečném prostoru ztrácí pojem malý a velký význam?I to, co je jen o trochu menší než nekonečno, je nekonečné také...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace