Събота, Ноември 10, 2007

Най-странните неща във Вселената: мини черни дупки

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на мини черните дупки. Те са известни още като квантови черни дупки, защото са с много малки размери — от порядъка на елементарна частица. При такива мащаби квантовата механика играе огромна роля. Ето защо тези далечни братовчеди на обикновените и свръхмасивните черни дупки може да се окажат едни от най-странните неща във Вселената.

Според теорията, колкото по-малка е една черна дупка, толкова по-плътна трябва да бъде тя, за да съществува. Най-малката възможна черна дупка е от порядъка на Планковата маса (10^-8 kg), а известните ни закони на физиката позволяват съществуването на черни дупки с максимална плътност от 10^97 kg/m³. Такава е била плътността на ранната Вселена мигове след Големия взрив и учените предполагат, че тогава е възможно да са се образували т.нар. първични черни дупки.

Идеята за микроскопичните черни дупки вдъхновила физикът Стивън Хокинг да изследва как биха им влияли квантовите ефекти и през 1974 г. той доказал, че теоретично те би трябвало да излъчват топлинна енергия, обратно пропорционална на масите им. И докато при гигантските черни дупки тази топлина практически не може да се измери (защото е прекалено малка), то при мини черните дупки това е възможно. Този процес е известен като "изпарение".

Днес е невъзможно да създадем черна дупка в лаборатория, защото и за най-леката ще е необходима много повече енергия, отколкото можем да придадем на елементарна частица в ускорител. Дори в бъдещия LHC на CERN няма да могат да се достигнат такива високи енергии. И все пак има надежда. Според теорията, считана за най-близка до квантовата гравитация — теорията на струните (въведение) — Вселената има 11 измерения, а гравитацията е особена с това, че носителите й — гравитоните — не са обвързани с големите измерения и могат да се разпространяват и в скритите (малките) такива. Това значи, че тя (гравитацията) е много по-силна на близки разстояния от колкото се смята, което пък води до заключението, че мини черни дупки може да се образуват при доста по-ниски енергии, достижими в новия ускорител на CERN.

За сега обаче всичко това е само на теория и тепърва ще стане ясно дали Вселената наистина е устроена така. Откриването на мини черни дупки би било и силно доказателство на теорията на струните. LHC трябва да заработи през лятото на 2008 г.

________
Изображения: The case for mini black holes @ CERN
1. Симулация на черна дупка
2. Рисунка на изпарение на черна дупка


16 бр. коментари:

ju каза...

Знам, че въпросът ми ще прозвучи lame, но до колко е безопасно са се създават черни дупки?

ju

Filip Stoyanov каза...

Въпросът е много на място. Специалистите казват, че опасност няма, защото ако въобще е възможно да се получат в лаборатория такива мини черни дупки, то това ще стане при сблъсъци на частици с много високи енергии. Такива сблъсъци обаче стават постоянно в горните слоеве на атмосферата когато високо-енергийни потоци от космоса достигат Земята (гама-лъчи примерно). Така че ако подобни сблъсъци на частици бяха опасни, то не би трябвало да съществуваме. Все пак, както всичко останало, и това е само предположение, така че не е 100% сигурно :)

Filip Stoyanov каза...

И още един аргумент има: мини черните дупки би трябвало да живеят само част от секундата, защото се изпаряват много бързо. Ако това се окаже вярно, то Хокинг най-сетне ще спечели Нобелова награда. Но ако не е вярно...

Branimir каза...

"Кратерът Париж" във фантастикитр на Дан Симънс - "Илион/Олимп" беше станал точно от изпусната от контрол черна дупка :)))

А мен лично страшно ме интригува теорията с 11те измерения.

Filip Stoyanov каза...

Веднъж писах са допълнителните измерения тук. Но гледам, че не съм им обръщал по-задълбочено внимание, а трябва :)

Vasoto каза...

Всъщност има и специалисти, които твърдят, че такива мини-черни дупки, създадени от LHC могат да "погълнат" Земята. Предполагам, че ще разберем догодина :-D

Filip Stoyanov каза...

Ако е така дано поне краят ни не е болезнен! :)

ju каза...

Не ми е ясно как "зелените" вече не протестират против създаването на тези мини черни дупки?

Аз лично съм против това да се рискува живота на Земята :)

Толкова ли е малка вероятността това да е опасен експеримент?

Filip Stoyanov каза...

Не протестират, защото не са наясно с опасността, пък и тя е много малка.
Всъщност е забавно как ежедневно се сблъскваме с какви ли не проблеми — от лични до обществени — ще имам ли пари за ипотеката, къде ще пия тази вечер, колко ще струва бензина догодина, досиета, корупция, дебати за/против абортите, война срещу тероризма... И изведнъж една черна дупка да изпари всичко. ZAP и край. Ще останат само Voyager-ите :)

Vasoto каза...

Те не протестират, защото CERN (засега) не пречи на ничии политически/икономически интереси. Ако се намери такъв, веднага ще си плати и ще насъска Зелените.

ju каза...

Филип, дефинирай "тя е много малка" :) Колко е малка?

Vasoto каза...

0.0000001% е вероятността за създаване на черна дупка в LHC (което значи, че ще се раждат около 1 000 000 000 черни дупки на година)
Оттам нататък каква е вероятността една такава черна дупка да погълне Земята зависи от теорията.

Filip Stoyanov каза...

Ето какво казват по въпроса в сайта на ATLAS (един от детекторите в LHC): "We would not consider starting an experiment if we thought there was the slightest risk." Описват мини черните дупки като "definitely harmless". Но точно колко процента е вероятността — всъщност съмнявам се някой въобще да знае. Съгласявам се с коментара на Vasoto.

ju каза...

0.0000001% е вероятността за създаване на черна дупка в LHC (което значи, че ще се раждат около 1 000 000 000 черни дупки на година

...

Ако вероятността е 0.0000001% (10 на степен -7-ма) за 1 опит, а успешните опити са 1000000000 (10 на степен 9-та) за 1 година, значи ли това че броя опити за 1 година са 10 на степен 16-та ?

efvo каза...

Кога точно през лятото ще се проведе първият експеримент за черни дупчици? Тези месеци ще съм в чужбина, но държа последните дни от съществуването на планетата да прекарам с близките си тук в България и да мога да кажа на всички, че ги обичам.
Сериозно ви говоря! Кажете ми на кои дати започват експериментите, за да се прибера вкъщи навреме!

Filip Stoyanov каза...

Все още няма точни дати. Към април трябва да почнат тестовете на ускорителя като цяло, в края на май да вкарат първия лъч в системата, и чак 2 месеца след това да осъществят първия сблъсък с максималната енергия от 7 TeV. (Източник)

Значи към юли гледай да се прибереш.