Fyzici říkají, že hmotnost černé díry se musí kvantitovat

Fyzikové, kteří se po mnoho let zaměřovali na obří černé díry, které se tvoří při kolapsu hvězd, a na supermasivní černé díry v centru galaxií, začali nedávno studovat mikroskopické černé díry s nepatrnými hmotnostmi.

Jedním z důvodů, proč o těchto objektech přemýšlet, je to, že mohly vzniknout během Velkého třesku a mohou i dnes prostupovat vesmírem. Existence takzvaných primordiálních černých děr je jedním z možných vysvětlení chybějící hmoty vesmíru.

Dalším důvodem, proč se fyzikové zajímají o mikro černé díry, je to, že někteří teoretici předpovídají, že je vytvoří Velký hadronový urychlovač.

Takže práce Gia Dvali a kamarádů na Ludwig-Maximilians-Universitat v Mnichově v Německu bude velmi zajímavá. Tito lidé říkají, že pokud se černé díry tvoří na tomto malém kvantovém měřítku, jejich hmotnosti musí být kvantovány.

Jejich zdůvodnění je jednoduché. Pokud není hmotnost černé díry kvantována, pak by hmotnost mohla mít v podstatě jakoukoli hodnotu. A pokud by tomu tak bylo, rychlost produkce mikro černých děr by byla nekonečná: mohly by vzniknout při jakékoli srážce a při jakékoli energii.

Protože tomu tak zjevně není, je třeba kvantovat množství mikro černých děr.

To okamžitě vyvolává řadu důležitých otázek, z nichž v neposlední řadě je to, co řídí kvantování černých děr. Dvali a spol rozumně tvrdí, že černé díry musí být kvantovány v jednotkách základní Planckovy délky. Ale jak přesně by to ovlivnilo způsob, jakým přicházejí a odcházejí z existence, není jasné.

Dvali a spol. naznačují, že mikro černé díry by se nejprve objevily ve svém nejnižším kvantovém stavu na LHC ve formě nějakého druhu kvantové rezonance, čemuž částicoví fyzici říkají hrb ve svých datech. To by bylo zpočátku těžké odlišit od běžné částice, ale experimenty s vyšší energií by měly odhalit černé díry i ve vyšších stavech.

V tuto chvíli neexistuje způsob, jak přesně zjistit, jakou energii bychom měli očekávat, že je uvidíme. Abychom odhalili přesnou formu kvantizačního pravidla pro nejnižší rezonance černých děr, potřebujeme více experimentálních vstupů, říká Dvali a spol. Docela!

Samozřejmě, že otázka tohoto druhu produkce černých děr na LHC znovu vyvolává ožehavou otázku, zda bezpečnostní záruky, které jsme ohledně těchto experimentů dostali, jsou platná.

Na argumenty jsme se podívali dříve. Jednou z důležitých otázek je, zda je nejmodernější teoretická fyzika schopna vytvořit důvěryhodnou předpověď, že LHC je bezpečný.

Dnešní článek objasňuje, že naše chápání fyziky mikro černých děr se rychle mění. Bylo by tedy zcela rozumné zeptat se, na jakém základě jsou fyzici schopni učinit bezpečnostní záruky.

(Ponechme na chvíli stranou otázku, zda jsou částicoví fyzici vůbec v první řadě schopni provádět hodnocení bezpečnosti, vzhledem k tomu, že prováděním těchto experimentů mohou nejvíce získat.)

Toto je debata, do které se částicoví fyzici podivně zdráhají zapojit, protože ignorovali většinu otazníků ohledně bezpečnosti.

Takže toto je dobrá příležitost znovu nastolit problém. Pohodlně se usaďte a užijte si ohňostroj (nebo si lámejte hlavu nad ohlušujícím tichem)!

Ref: arxiv.org/abs/1106.5894 : Hmotnosti černé díry jsou kvantitativní

skrýt