W LHC można jednak znaleźć czarne dziury?

| Astronomia/fizyka
CERN

Fizycy Ahmed Farag Ali, Mir Faizal i Mohammed M. Khalil sugerują na łamach Physics Letters B, że Wielki Zderzacz Hadronów może zostać wykorzystany do przetestowania hipotezy o istnieniu wszechświatów równoległych.

Zwykle gdy ludzie mówią o wieloświecie, mają na myśli taką interpretację fizyki kwantowej, w której istnieje wiele światów i wszystkie możliwe rozwiązania. Tego nie można przetestować, więc to bardziej filozofia niż nauka. To nie jest to, co my rozumiemy pod pojęciem wszechświatów równoległych. Dla nas to prawdziwe wszechświaty istniejące w dodatkowych wymiarach. Grawitacja może przenikać z naszego wszechświata do tych dodatkowych wymiarów, więc taki model można by przetestować wykrywając miniaturowe czarne dziury w LHC. Obliczyliśmy energię, przy której powinniśmy odkryć te miniaturowe czarne dziury w tęczy grawitacji. Jeśli je tam znajdziemy, dowiedziemy, że hipotezy o tęczy grawitacji i o dodatkowych wymiarach są prawdziwe - stwierdzili autorzy.

Pomysł ten nie jest całkowicie nowy. LHC już próbowano wykorzystać do odkrycia czarnych dziur, jednak się to nie udało. Nic w tym dziwnego, jeśli założymy, że wszechświat składa się z czterech wymiarów. Wówczas bowiem do uzyskania czarnej dziury potrzebna byłaby energia rzędu 1019 GeV, tymczasem energia LHC to zaledwie 14 TeV.

Jeśli jednak istnieją dodatkowe wymiary to prawdopodobnie zmniejszają one energię potrzebną do uzyskania miniaturowych czarnych dziur. I prawdopodobnie energia ta mieści się w zakresie pracy LHC. Faizal wyjaśnia, że to zmniejszenie wymaganej energii spowodowane jest tym, że grawitacja z naszego wszechświata może w jakiś sposób wyciekać do innych wymiarów. Jako, że w LHC nie wykryto dotychczas czarnych dziur, to teoria strun czy teoria o równoległych wszechświatach nie znajdują potwierdzenia. Trzeba jednak pamiętać, że LHC nie pracował jeszcze z pełną mocą.

Ponadto Ali, Faizal i Khalil wyjaśniają, dlaczego dziur dotychczas nie odkryto. Ich zdaniem obecnie wykorzystywany model grawitacji nie jest dokładny, gdyż nie uwzględnia efektów kwantowych. Więc jego wykorzystywanie do obliczenia energii, przy jakiej powinny pojawić się czarne dziury, jest obarczone błędem. Uczeni argumentują, że einsteinowski model grawitacji ulega deformacji przy długości Plancka. Dlatego też użyli nowej teorii o tęczy grawitacji do zmodyfikowania czasoprzestrzeni na granicy długości Plancka, czyli tam, gdzie powinny powstawać miniaturowe czarne dziury. Obliczenia wykazały, że do ich powstania potrzeba nieco więcej niż dotychczas sądzono. Naukowcy pracujący przy Wielkim Zderzaczu Hadronów poszukiwali miniaturowych czarnych dziur przy energiach poniżej 5,3 TeV. Z nowych obliczeń wynika, że miniaturowe czarne dziury powstają przy energiach co najmniej 9,5 TeV dla sześciu wymiarów i 11,9 TeV dla 10 wymiarów. Uzyskanie takich energii jest w zasięgu LHC, możliwe więc będzie przetestowanie hipotezy wspomnianych uczonych.

Jeśli w LHC zostaną odkryte miniaturowe czarne dziury będzie to silnym wsparciem dla wielu hipotez, takich jak teoria strun, tęcza grawitacji, wszechświaty równoległe i dodatkowe wymiary. Pozwoli to też rozwiązać paradoks czarnych dziur. Jeśli zaś czarne dziury nie zostaną odkryte przy zakładanych przez nas poziomach energii, to będzie to oznaczało, albo że dodatkowe wymiary nie istnieją, albo że istnieją ale w mniejszej skali niż sądzimy, albo że należy zmodyfikować parametry tęczy grawitacji - mówi Khalil.

Inni naukowcy chwalą pracę kolegów, ale zalecają ostrożność. To interesująca praca, ale musimy być ostrożni, gdy ekstrapolujemy pewne globalne wyniki za pomocą jednej z funkcji tęczy grawitacji - mówi profesor Remo Garattini z Uniwersytetu w Bergamo. Praca jest interesująca, ale – podobnie jak wiele innych zastosowań tęczy grawitacji – w dużej mierze zależy od doboru funkcji tej teorii - stwierdza profesor Joao Magueijo z Imperial College London.

Autor:

Źródło: PhysOrg

LHC Wielki Zderzacz Hadronów czarna dziura wszechświat równoległy teoria strun