Создать искусственную чёрную дыру легче, чем считалось

Со времён первого запуска Большого адронного коллайдера досужая общественность регулярно муссирует вопрос о возможности спонтанного образования на нём чёрных дыр. Разумеется, никто всерьёз не думает, что появившиеся микроскопические ЧД немедленно «поглотят Землю», то есть сценарий «Мы всё умрём», прямо скажем, не слишком вероятен. Однако даже небольшая ЧД в силу процессов испарения может при некоторых условиях взорваться в весьма короткие сроки, выделив энергию, сопоставимую с термоядерной бомбой. Аргументы «против» этой «апокалиптики» хорошо известны: энергия, доступная БАКу, всё ещё меньше, чем у самых мощных космических лучей, бомбардирующих Землю, и, судя по отсутствию спонтанных взрывов термоядерной мощности в атмосфере, опасаться пока нечего.

Слева направо, сверху вниз: столкновение двух модельных частиц ведёт к образованию предельно малой чёрной дыры. (Иллюстрация William E. East, Frans Pretorius.)

Новая работа американских физиков заставляет предположить, что только «пока». Франс Преториус (Frans Pretorius) и Уильям Ист (William East) из Принстонского университета утверждают, что фактически формирование чёрной дыры микроскопических масштабов доступно при энергиях втрое меньших, чем до сих пор заявлялось.

Как минимум втрое большая лёгкость создания микро-ЧД, по их словам, объясняется гравитационным фокусирующим эффектом, когда две сталкивающиеся частицы действуют как гравитационные линзы сверхмалых размеров, направляющих энергию взаимодействия в два различных захватывающих свет региона, которые при определённых условиях сливаются в одну ЧД. Разумеется, само по себе трёхкратное снижения энергопорога не означает, что БАК способен на такой подвиг. Даже втрое меньшая энергия на много порядков выше возможностей коллайдера.

Исходя из текущих оценок планковской энергии, для этого нужно иметь энергию столкновения на уровне 10¹⁶ ТэВ, что примерно на 15 порядков выше талантов БАКа.

Но успокаиваться рано. «Если существуют дополнительные измерения, предсказываемые теорией струн, тогда действительное значение планковской энергии может быть ниже. Пока нет никаких твёрдых предсказаний того, насколько именно ниже, так что это в высшей степени спекулятивный сценарий. Если бы ЧД была сформирована [на ускорителе], это позволило бы поверить в существование дополнительных измерений», — замечает Франс Преториус.

Кроме того, несмотря на то что нижний предел планковской энергии «может быть значительно ниже оценочного», а значит, и ЧД могут образоваться при куда меньших энергиях, кричать «Помогите!» рано. Даже если такая микроЧД сформируется, она не должна быть слишком страшной по последствиям, а в ряде случаев будет и вовсе безобидной, так как сможет взаимодействовать лишь с очень небольшим количеством земного материала.

Тем не менее отметим, что с 1960-х годов многие сначала в шутку, а потом и всерьёз предлагали объяснение парадокса Ферми (цивилизаций в космосе должно быть очень много, но никаких следов этого не видно) на основе сценария «рискованный эксперимент». То есть на определённом этапе развития науки технические возможности учёных из той или иной цивилизации несколько опережают их теоретические способности, отчего они ставят эксперимент, ведущий к моментальному уничтожению своей цивилизации. Сценарий образования ЧД на ускорителях, как сказано выше, не из этого ряда, иначе подобные события уже давно имели бы место на Земле, постоянно обстреливаемой космическими лучами ультравысоких энергий. Но сам факт того, что вероятность образования столь экзотического объекта длительное время недооценивалась «в разы», показывает, что «рискованный эксперимент», видимо, всё же возможен.

Отчёт об исследовании опубликовано в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.