Kdykoli posuneme hranice poznání, existují rizika a vyhlídky na odměny. Existuje mnoho rizik: nenalézt nic nového, provést neúspěšný nebo nepracující experiment, způsobit zkázu, pokud se situace zhorší. Odměna však může být obrovská: nové znalosti, nové technologie a průlomy pro celou lidskou vědu.
Jedno místo, které toto vše ztělesňuje, je Large Hadron Collider (LHC) v CERNu, kde jsme začali srážet protony s nejvyššími energiemi, jaké kdy byly v urychlovači částic dosaženy. Před několika lety jsme překonali starý rekord - 2 TeV (teraelectronvolt nebo 1012 eV), který stanovila laboratoř Fermi - zrychlením částic na 3,5 TeV a jejich srážkou dohromady, čímž jsme dosáhli celkové energie 7 TeV. Tento objev nám nejen umožnil nejen vytvořit obrovské množství nepolapitelných základních částic (top kvark, W a Z bosony), ale také objevit zcela novou základní částici, poslední z neobjevených částic standardního modelu: Higgsův boson.
Aktualizovaný LHC nám umožňuje získat přibližně 13-14 TeV celkové energie. Pokud budeme mít štěstí, působivý počet kolizí na tyto energie v kombinaci s neuvěřitelnými detektory nám umožní vytvářet a objevovat v této laboratoři nikdy neviděné částice. A samozřejmě se tím otevírá celý prostor pro neuvěřitelné (a naprosto trapné) výroky, jako například:
„Vědci z Velkého hadronového urychlovače doufají, že budou brzy v kontaktu s PARALLEL UNIVERSE.“
„Velký hadronový urychlovač zpochybňuje teorii velkého třesku.“
„Hry s vesmírem nás mohou zničit: černé díry vytvořené v LHC nás pohltí.“
Propagační video:
A pokud jsou první dva naprosto nesmysl, nesprávně sdělené vědecké informace, třetí prohlášení zasívá strach mezi populací a vychovává jeho ošklivou hlavu pokaždé, když LHC začne fungovat.
Odkud rostou nohy tohoto nesmyslu? Pojďme to zjistit.
Existuje celá řada teorií, které předpovídají existenci dalších dimenzí. Nejen tři prostorové a jeden časový, které, jak víme, jsou vlastní našemu čtyřrozměrnému časoprostoru, ale také alespoň jedna další prostorová dimenze v našem vesmíru. A i když nemůžeme přistupovat k těmto dimenzím při energiích, které máme k dispozici, věří se, že na stupnicích, které jsou menší než ty, se kterými jsme se zabývali - a odpovídají vyšším energiím - tyto další dimenze existují.
A pokud tyto další rozměry existují, existuje také teoretická možnost, že by mohly být vytvořeny malé, miniaturní, mikroskopické černé díry!
Pokud bychom to udělali, dosáhli bychom neuvěřitelného technologického a vědeckého výkonu, který by navždy změnil způsob, jakým přemýšlíme o vesmíru. Ale když řeknete „černá díra“, lidé si okamžitě (a ne nadarmo) představí katastrofický obraz něčeho, co nasává hmotu všeho druhu, pohlcuje protony, neutrony, elektrony našeho světa a ničí všechno a všechny.
To je však nemožné ze tří důvodů. Pojďme na to přijít.
1. Pokud tyto miniaturní černé díry existují, pak zasáhly Zemi miliardy let a Země se stále točí
Samozřejmě jsme nikdy předtím v laboratoři nevytvořili částice s touto energií. Ale na nejvyšších energetických úrovních - energií více než stokrát miliónů (100 000 000) vyšších než ty, s nimiž pracujeme na LHC - částice neustále narážejí na Zemi: jedná se o kosmické paprsky, které nás bombardují ze všech kosmických směrů.
Tyto černé díry, pokud by existovaly, by bombardovaly Zemi (a všechny planety) v celé historii naší sluneční soustavy, stejně jako slunce, a nic nenasvědčuje tomu, že by nějaké těleso ve sluneční soustavě zčernalo díra nebo byla snědena.
A tady můžete tvrdit, říkají, že se tyto objekty pohybují příliš rychle, a proto jednoduše letí Zemí, pojí příliš málo hmoty, aby zůstali uvnitř, a vyletí do mezigalaktického prostoru. V tomto případě by vás měl uklidnit druhý důvod.
2. Pokud skutečně vytvoříte miniaturní černou díru, bude se rozpadat v důsledku Hawkingova záření a to velmi, velmi rychle
Pokud existují další dimenze, lze předpokládat, že mohou být určitého typu, což umožňuje (opět zřídka, ale výstižně) vytvářet mikroskopické černé díry. Taková černá díra bude mít přinejlepším hmotnost ekvivalentní energii srážky protonů s protony, až 13-14 TeV. Podle vzorce E = mc2 to odpovídá hmotnosti 5 x 10-20 gramů a s největší pravděpodobností ještě menší.
Ale i když máte další rozměry správné stupnice a také správného typu a vytvoříte tuto černou díru, problém zůstává: bude nestabilní. Díky zákonům kvantové mechaniky se tato černá díra rozpadne v procesu Hawkingova záření. U černé díry o hmotnosti 5 x 10-20 gramů bude doba rozpadu ve třech rozměrech asi 10-83 sekund, je těžké ji dokonce nazvat existencí. Aby fyzika měla smysl, trvá to nejméně 10–43 sekund nebo déle. Přeloženo do hmoty černé díry, musí mít váhu nejméně 0,00002 gramu, aby mělo šanci na existenci.
Ve čtyřech rozměrech, zvláště pokud je jeden „další“velký, bude doba rozpadu 10–23 sekund. Chcete-li však zmařit očekávaný rozpad této miniaturní černé díry, musíte zahodit známé zákony fyziky. A tyto zákony jsou tak dobře zavedené, že není sebemenší šance je vyvrátit - je to jako ráno se probudit a vidět západ slunce na západě.
Ale řekněme, že existují nové zákony fyziky, které zatím neznáme, a tyto černé díry se najednou stanou stabilními. Uděláte černou díru - malou - ve středu Země a nerozpadne se. Spolkne to Zemi? A pokud ano, jak rychle? Tím se dostáváme ke třetí a poslední podmínce a nezapomeňte: již jsme dvakrát odmítli známé zákony fyziky, abychom tento nesmysl umožnili.
3. Můžete spočítat, jak rychle černá díra pohlcuje hmotu, a ani se nepřiblížíte životu naší planety
Jsme zvyklí si myslet, že černé díry „nasávají“hmotu, ale ve skutečnosti s ní mohou interagovat pouze gravitačně. S hmotností 5 x 10-20 gramů bude tato gravitační síla extrémně malá: vše, co může udělat, je procházet středem Země znovu a znovu a čekat na kolizi s elementární částicou. Vzhledem k tomu, že průřez naší černé díry je velmi malý a průřez protonu (nebo neutronu) je velmi velký, lze předpokládat - abychom zachránili argument - že pokaždé, když se černá díra srazí, bude absorbovat proton nebo neutron.
Za předpokladu, že absorbuje každý proton, neutron nebo elektron, s nímž přijde do styku - a s přihlédnutím k jeho gravitaci zjistit, co přitahuje - absorbuje řádově 66 000 protonů a neutronů za sekundu. Samozřejmě, 66 000 protonů a neutronů jsou malé věci z hlediska hmotnosti: 1,1 x 10-25 gramů. Tato rychlost růstu bude konstantní, dokud nebude černá díra poměrně velká; pouze při hmotnosti miliardy tun vyroste černá díra rychleji, jak se zvětšuje její průřez. Jak dlouho si myslíte, že zachytíte 66 000 nukleonů za sekundu, jak dlouho bude trvat černá díra, než získáte kilogram? Tři biliony let. Během této doby Slunce zhasne - ani vesmír tolik neexistuje.
Takže i když vytvoříte černou díru, ai když jsou fyzikální zákony špatné, a černá díra bude žít věčně, bude neškodná. Bez ohledu na to, kolik fyzikálních zákonů zlikvidujeme, revidujeme nebo změníme, Země bude stále v pořádku.
Takže se nebojte. Snažíme se zkoumat svět zcela bezpečným způsobem. Jakékoli obavy lze rozptýlit - stačí se obrátit na vědce a zeptat se. Ani oni nejsou blázni.
ILYA KHEL