Najveći svjetski akcelerator čestica, Large Hadron Collider kod Ženeve, počeo je 8. kolovoza polako "punjenje" do pune snage.
Kad njegove protonske zrake počnu kružiti u punoj brzini i sudarati se, znanstvenici iz čitavog svijeta napokon će moći skupljati podatke, kojih će biti toliko da će se morati obrađivati računalnim mrežama nalik SETI-ju.
LHC sudari moći će otkriti nove tragove o porijeklu svemira, novim česticama, novim dimenzijama i, vjerojatno, novim fizikalnim zakonima koje teorije još nisu ni predvidjele.
No hoće li ti sudari biti tako siloviti da će stvoriti sitne čestice s gravitacijom toliko velikom da bi mogle "pojesti" čitavu materiju, odnosno da će stvoriti mikroskopsku crnu rupu?
Ako da, može li ta stvar narasti do razmjera u kojima će progurati samu Zemlju?
Činjenica je da LHC može stvoriti sićušnu, gotovo beskonačno kratkotrajnu (čitaj: potpuno bezopasnu) crnu rupu.
To je gotovo nemogući slijed događaja, i oko njega se fizičari zapravo najmanje uzbuđuju.
Zato su mogućnost nastanka stabilne crne rupe, one koja bi mogla narasti u nešto zabrinjavajuće, znanstvenici odmah smjestili u područje znanstvene fantastike.
Svejedno su dvojica fizičara pažljivije proučila taj "problem" uspoređujući ga s poznatim astrofizičkim pojavama i koristeći postojeća znanja o svemiru kako bi odredila vjerojatnost da pokus LHC-a stvori stabilnu crnu rupu na Zemlji.
To su Steven Giddings sa Sveučilišta Kalifornija-Santa Barbara i Michelangelo Mangano s CERN-a, koji je sagradio LHC.
U njihovom radu objavljenom 18. kolovoza, u online izdanju Physical Review D, oni se bave "ekstremno hipotetičkim scenarijem" u kojem je crna rupa stvorena u LHC-u stabilna i ostaje na Zemlji.
I jesmo li osuđeni na propast? Kratki odgovor je – ne.
"Vrlo temeljito smo proučili mogući rizik, čak i s nekim suludim pretpostavkama o ponašanju crne rupe, i zaključili da nam ne prijeti nikakva opasnost", rekao je Giddings.
| Što je crna rupa? |
| Crna rupa je objekt koji se sastoji od singularnosti i horizonta događaja. Singularnost se nalazi u središtu i to je točka beskonačne zakrivljenosti vremena i prostora, a horizont događaja je okolno područje gdje gravitacijska sila postaje tako snažna da potpuno uvlači čak i svjetlost. Jednom kad se pređe horizont događaja, doslovno ništa ne može izbjeći gravitaciji. |
"Osnovni razlog je jednostavan: priroda ovu vrstu pokusa provodi već milijardama godina, ne samo na našem planetu ili zvijezdama, nego i na kudikamo gušćim objektima, kao što su neutronske zvijezde i bijeli patuljci. Njihova nam nevjerojatna starost dokazuje da fizika ne dovodi do bizarnih događaja koje protivnici LHC-a navode kao vrlo izgledne", rekao je.
Giddingsov i Manganov prvi argument protiv stabilnih crnih rupa stvorenih u LHC-u je činjenica da se gotovo svi znanstvenici slažu da crne rupe hlape, emitirajući čestice nazvane Hawkingovo zračenje, imenovano prema Stephenu Hawkingu, koji je teoretski opisao pojavu i dokazao zbog čega postoji.
Zbog toga bi mikroskopska crna rupa bila izuzetno nestabilna i nestala bi u djeliću sekunde.
Također podsjećaju na "povijesne rasprave" da se sudari slične snage poput ovih koji trebaju nastati na LHC-u – mjereni u trilijunima elektronvolti – na Zemlji događaju čitavo vrijeme, i to kada se kozmičke zrake iz dubokog svemira (protoni ekstremno visoke energije) sudaraju s molekulama u atmosferi.
Zaključak je da bi se takvi događaji, ako bi mogli stvoriti opasne, stabilne crne rupe, već odavno dogodili.
No, Giddings i Mangano su razmatrali dva scenarija koji nisu tako jednostavni: nosi li stabilna crna rupa koja nastaje u atmosferi naboj ili je neutralna.
| 'Large Hadron Collider neće stvoriti ništa osim onog što se uslijed djelovanja kozmičkih zraka uobičajeno odigrava u prirodi. Da postoji ikakva opasnost već bismo odavno znali za to', rekao je glasnogovornik CERN-a |
Proračunali su da nabijena crna rupa stvorena kozmičkim zrakama ne bi mogla daleko prije nego bi joj materijal sa Zemlje ili čak onaj sa Sunca i višeg energetskog potencijala isisao svu energiju.
Ako je nabijena crna rupa ikada nastala u Zemljinoj atmosferi, naše postojanje je dokaz da je sigurna.
U LHC-u će crna rupa vjerojatno biti nabijena jer će nastati sudarom para kvarkova, a kvarkovi nose naboj.
No ako je crna rupa neutralna i stabilna, te ako odašilje Hawkingovo zračenje, to bi mogao biti problem.
Giddings i Mangano proučili su taj scenarij unatoč tome što je vjerojatnost da se dogodi gotovo ravna nuli, jer znanstvenici vjeruju da se neutralizacija ne može dogoditi bez odašiljanja Hawkingovog zračenja.
Neutralizacija i Hawkingovo zračenje vrlo su složeno povezani s kvantnim procesima, te ako se jedno dogodi i drugo bi se također trebalo dogoditi.
U svojoj analizi dokazali su da postoje dva slučaja nastanka stabilnih, neutralnih crnih rupa. A koji je od tih slučajeva vjerojatan ovisi o tome koja je fizikalna teorija ekstra-dimenzija (a postoje oprečne teorije) točna.
Prvi slučaj je spori rast neutralne, stabilne mikroskopske crne rupe. Ako takva crna rupa nastane na Zemlji kao posljedica pokusa na LHC-u, njezin rast trajat će duže od životnog vijeka Sunca. To znači da će nam zvijezda umrijeti prije nego dođemo u bilo kakvu opasnost.
To vodi do druge mogućnosti – rasta crne rupe, koji je brži od životnog vijeka Sunca.
Takve stabilne, neutralne crne rupe također mogu nastati sudarima kozmičkih zraka. Zbog toga Giddingsova i Manganova analiza dokazuje da bi takve crne rupe odavno uništile mnogo gušće objekte od Zemlje i Sunca, kao što su bijeli patuljci i neutronske zvijezde, koji su ionako blizu urušavanja u sebe.
Sve to ukazuje da je prvi slučaj jedini izgledan za nastanak stabilne, neutralne crne rupe.
"Velika većina znanstvene zajednice se slaže da je 'stabilni scenarij' ionako sulud", kaže Giddings.
irida
bglavac
