Alati, kui me ületame teadmiste piire, on riske ja väljavaateid kasu saada. Riske on palju: mitte midagi uut leida, ebaõnnestunud või mittetöötavat katset läbi viia, kui asjad viltu lähevad, võib see hävitada. Kuid kasu võib olla tohutu: uued teadmised, uued tehnoloogiad ja läbimurded kogu inimteaduse jaoks.
Üks koht, mis seda kõike iseloomustab, on CERNi suur hadroni põrkekeha (LHC), kus hakkasime prootoneid põrkama osakeste kiirendis seni saavutatud kõrgeimate energiate juures. Paar aastat tagasi purustasime vana rekordi - 2 TeV (teraelektronvolt ehk 1012 eV), mille püstitas Fermi labor - kiirendades osakesi 3,5 TeV-ni ja põrkudes kokku, saavutades 7 TeV koguenergia. See avastus võimaldas meil mitte ainult luua tohutul hulgal raskesti tabatavaid põhiosakesi (ülemine kvark, W ja Z bosonid), vaid ka avastada täiesti uus põhiosake, viimane standardmudeli avastamata osakestest: Higgsi boson.
Uuendatud LHC võimaldab meil saada umbes 13-14 TeV koguenergiat. Kui meil veab, siis muljetavaldav arv kokkupõrkeid nendel energiatel koos uskumatute detektoritega võimaldavad meil selles laboris luua ja avastada kunagi varem näinud osakesi. Ja muidugi avab see kogu ulatuse uskumatuteks (ja täiesti ebamugavateks) avaldusteks, näiteks:
"Suure hadronitõrjuri teadlased loodavad peagi ühendust võtta paralleelse universumiga."
"Suur hadroni kokkupõrge esitab väljakutse suure paugu teooriale."
"Mängud universumiga võivad meid hävitada: LHC juurde tekkinud mustad augud neelavad meid alla."
Reklaamvideo:
Ja kui kaks esimest on täiesti jama, valesti edastatud teadusinfot, külvab kolmas väide elanikkonna hirmu, tõstes oma koleda pea iga kord, kui LHC tööle hakkab.
Kust kasvavad selle jama jalad? Uurime välja.
On mitmeid teooriaid, mis ennustavad lisamõõtmete olemasolu. Mitte ainult kolm ruumilist ja ühte ajalist, mis, nagu me teame, on omased meie neljamõõtmelisele aegruumile, vaid ka meie Universumis veel vähemalt üks ruumiline mõõde. Ja kuigi me ei saa nendele dimensioonidele ligi pääseda meile kättesaadavate energiate abil, arvatakse, et kaaludes, mis on väiksemad kui need, millega me tegelesime - ja vastavad kõrgematele energiatele, on need lisadimensioonid olemas.
Ja kui need lisamõõtmed on olemas, on olemas ka teoreetiline võimalus, et võiks tekkida pisikesed, miniatuursed, mikroskoopilised mustad augud!
Kui me seda teeksime, oleksime saavutanud uskumatu tehnoloogilise ja teadusliku saavutuse, mis muudaks igavesti universumi mõtlemisviisi. Kuid kui ütlete "must auk", kujutavad inimesed koheselt (ja mitte asjata) ette katastroofilist pilti, kus midagi imeb mistahes ainet, neelab meie maailma prootoneid, neutrone, elektrone ja hävitab kõik ja kõik.
Kuid see on võimatu kolmel põhjusel. Mõelgem välja.
1. Kui need miniatuursed mustad augud on olemas, siis tabavad nad Maad miljardeid aastaid ja Maa pöörleb endiselt
Muidugi pole me kunagi varem selle energiaga osakesi labori tingimustes loonud. Kuid kõrgeimal energiatasemel - energiad, mis on üle saja miljoni korra (100 000 000) kõrgemad kui need, millega me LHC-s töötame - põrkuvad osakesed pidevalt Maaga kokku: need on kosmilised kiired, mis pommitavad meid kõigist kosmilistest suundadest.
Need mustad augud, kui need oleksid olemas, pommitaksid Maad (ja kõiki planeete) kogu meie päikesesüsteemi ajaloo vältel, samuti päikest ning miski ei viita sellele, et mõni päikesesüsteemi keha oleks mustaks muutunud auku või söödi see ära.
Ja siin võite väita, nad ütlevad, et need objektid liiguvad liiga kiiresti ja lendavad seetõttu lihtsalt läbi Maa, süües liiga vähe aineid, et sees püsida, ja lendavad välja galaktikavahelisse ruumi. Sellisel juhul peaks teine põhjus teid rahustama.
2. Kui loote miniatuurse musta augu, laguneb see Hawkingi kiirguse mõjul ja väga-väga kiiresti
Lisamõõtmete olemasolul võib eeldada, et need võivad olla teatud tüüpi, võimaldades (jällegi harva, kuid tabavalt) mikroskoopilisi musti auke tekkida. Sellisel mustal augul on parimal juhul prootoni-prootoni kokkupõrke energiaga samaväärne mass kuni 13–14 TeV. Valemi E = mc2 järgi vastab see massile 5 x 10-20 grammi ja tõenäoliselt veelgi vähem.
Kuid isegi kui teil on õige mõõtkava ja ka sobiva tüübi lisamõõtmed ning teete selle musta augu, on probleem endiselt: see on ebastabiilne. Tänu kvantmehaanika seadustele laguneb see must auk Hawkingi kiirguse protsessis. Musta augu puhul, mille mass on 5 x 10-20 grammi, on lagunemisaeg kolmes mõõtmes umbes 10–83 sekundit, seda on isegi raske eksistentsiks nimetada. Füüsika mõistmiseks kulub vähemalt 10–43 sekundit või kauem. Musta augu massina tõlgituna peab see eksisteerimise võimaluse saamiseks kaaluma vähemalt 0,00002 grammi.
Neljas dimensioonis on aga lagunemisaeg 10-23 sekundit, eriti kui üks "lisa" on suur. Kuid selle miniatuurse musta augu eeldatava lagunemise nurjamiseks peate minema viskama tuntud füüsikaseadused. Ja need seadused on nii hästi sisse seatud, et pole vähimatki võimalust neid ümber lükata - see on nagu hommikune ärkamine ja päikese tõus läänes.
Kuid oletame, et on uued füüsikaseadused, mida me veel ei tea, ja need mustad augud muutuvad järsku stabiilseks. Teete maa keskele musta augu - pisikese - ja see ei lagune. Kas see neelab Maa? Ja kui jah, siis kui kiiresti? See viib meid kolmanda ja viimase tingimuse juurde ning ärge unustage: oleme juba kaks korda tagasi lükanud teadaolevad füüsikaseadused, et see jama võimalikuks muuta.
3. Saate arvutada, kui kiiresti must auk neelab ainet ja te ei jõua isegi meie planeedi eluea lähedale
Oleme harjunud arvama, et mustad augud "imevad" ainet, kuid tegelikult saavad nad sellega suhelda ainult gravitatsiooniliselt. 5 x 10-20 grammise massiga on see gravitatsioonijõud äärmiselt väike: kõik, mida ta teha saab, on ikka ja jälle Maa keskosa läbimine, oodates kokkupõrget elementaarosakesega. Kuna meie musta augu ristlõige on väga väike ja prootoni (või neutroni) ristlõige on väga suur, võib argumendi säästmiseks eeldada, et iga kord, kui must auk kokku põrkab, neelab see prootoni või neutroni.
Eeldades, et see neelab kõik prootonid, neutronid või elektronid, millega see kokku puutub - ja võttes arvesse selle raskust, et välja selgitada, mis see meelitab - neelab see umbes 66 000 prootonit ja neutronit sekundis. Muidugi on 66 000 prootonit ja neutronit massi mõttes väikesed asjad: 1,1 x 10–25 grammi. See kasvukiirus on püsiv, kuni must auk on üsna suur; ainult miljardi tonnise massiga kasvab must auk selle ristlõike suurenedes kiiremini. Kui arvate, et 66 000 nukleoni sekundis püüdmine võtab kilogrammi saavutamiseks musta augu? Kolm triljonit aastat. Selle aja jooksul läheb Päike välja - isegi Universumit pole nii palju olemas.
Nii et isegi kui teete musta augu ja isegi kui füüsikaseadused on valed ja must auk elab igavesti, on see kahjutu. Ükskõik kui palju füüsikaseadusi me kõrvale ei viskaks, muudaksime või muudaksime, on Maa ikkagi korras.
Nii et ärge kartke. Püüame maailma täiesti ohutult uurida. Kõik mured saab hajutada - pöörduge lihtsalt teadlaste poole ja küsige. Nad pole ka hullud.
ILYA KHEL
