Черные дыры станут коллайдерами?

Черные дыры станут коллайдерами?

Интересное, обоснованное и чрезвычайно экономное предложение выдвинули специалисты в области физики элементарных частиц, сотрудники Венского технического университета. Они предложили использовать черные дыры для поисков элементарных частиц, а конкретно: для поиска аксионов. Все попытки поймать их в ускорителях на Земле пока остаются безуспешными.

Черные дыры же при поглощении сообщают частицам весьма высокую энергию, то есть так разгоняют их в практически бесконечном вращении аккреционного диска, что в результате могут быть обнаружены и неуловимые на Земле аксионы!

Этих огромных космических "пожирателей" предложено востребовать как работающие установки вместо экспериментальных ускорителей. Их не нужно строить - огромное количество этих объектов в космосе итак уже давно совершает свою таинственную для человечества функцию поглощения материи и энергии (даже в виде фотонов). Кроме того, их не нужно финансировать, ремонтировать, а результаты могут быть просто не сравнимы с получаемыми сейчас на Земле ценой невероятных усилий. Если эта идея окажется плодотворной, это будет прорыв в физике элементарных частиц.

Все усилия обнаружить аксионы - псевдоскалярные частицы (такие частицы называют барионами, тяжелыми частицами), при квантовании они отображаются как частицы с длиной волны до многих километров, возникающие при взаимодействии фотонов высоких энергий и ядер атомов. Их название взято с пакета стирального порошка - и не зря!

Аксионы могут очистить, иначе говоря "отстирать" квантовую хромодинамику от проблемы сильного CP-нарушения (оно проявляется в нарушении распадов тяжелых частиц на нормальные легкие частицы и античастицы - последние появляются куда реже, чем это предсказывает теория), весьма напрягающего и "пятнающего" стройную теорию. Вот только найти этот "отстирывающий агент" в виде так хорошо задуманной теоретиками частицы-бозона никак не получается на Земле.

Аксионы пытались обнаружить в различных реакциях крупнейшие лаборатории: CERN, ADMX и PVLAS; а последняя даже объявляла об их обнаружении, но сообщение так и осталось заявкой на их безуспешную поимку... Их искали в солнечном излучении вследствие эффекта Примакова и тоже не смогли найти, их местонахождением объявляли галактическое гало темной материи, но этот поиск тоже не дал успеха. Неуловимый аксион не был обнаружен.

Предложение молодых сотрудников-физиков Венского технологического университета Даниэля Грумиллер (DanielGrumiller) и Габриэлы Мокану (Gabriela Mocanu), чья работа на данную тему, опубликованная в Physical Review D, - изящна и проста. Для поиска этих неуловимых псевдоскалярных частиц нужны более мощные ускорители, на роль которых годятся черные дыры. Они ускоряют часть материи, попадающей в их гравитационное поле, до таких скоростей, что она просто несется, сломя голову, улетая в космос.

Это явление исследовал теоретик Пенроуз: в результате вращение черной дыры замедляется, в теории до нуля, то есть до полной остановки. Но это уже теоретические изыски вариантов существования черных дыр, а для поиска элементарных частиц важно то, что концентрированное бозонное облако возле черной дыры будет ускоряться сильнее, чем это возможно в земных ускорителях.

Проблема теперь возникает совсем другая - создать технологию регистрации космических аксионов! Предположительно существующее огромное количество разогнанных бозонов разлетается, и их масса должна порождать гравитационные волны, которые физики имеют возможность измерить!

Аксионы представляют собой один из типов бозонов. Они живут достаточно долго в одном и том же квантовом состоянии, поэтому вокруг черных дыр могут накапливаться облака бозонов! Предположительно такие облака способны катастрофически коллапсировать, образуя "бозонную новую", по аналогии с новой звездой, когда коллапс такого облака порождает мощную "вспышку" бозонов, уносящих аксионы с огромными скоростями в космос.

В соответствии с упомянутым процессом Пенроуза, в облаке до коллапса может накопиться много энергии, и в результате он должен искривить пространство-время. После чего возникнут гравитационные волны, регистрация которых возможна в земных лабораториях. Конечно, это совсем не землетрясение! Чтобы их прохождение зафиксировать, нужно создать очень чувствительные датчики, способные выделить из всех многочисленных колебаний именно прохождение гравитационной волны через нашу планету.

Эта задача очень сложная, но, безусловно, она будет решена через несколько лет, по мнению специалистов - предположительно к 2016 году. Регистрация гравитационных волн вследствие космических катаклизмов будет информацией для исследователей элементарных частиц, природные космические ускорители которых работают в глубинах космоса.

Источник: lifeukr.net

Похожие новости:
Физики доказали нестабильность пятимерных черных дыр
Математические физики из Великобритании впервые показали, что черные дыры в пятимерном и более высокой размерности пространстве-времени нестабильны и нарушают принцип космической цензуры. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, а кратко о нем сообщается на сайте Кембриджского университета.Принцип космической цензуры ..
2016-02-20 2043 0 Научные открытия
1
Физики показали процесс появления черных дыр в коллайдере
Ученые провели моделирование возникновения черных дыр в результате столкновения частиц в ускорителе и установили, что необходимая для этого энергия в 2,4 раза меньше, чем считалось ранее. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее краткое содержание приводит сайт Американского физического общества. ..
2013-03-12 2506 0 Научные открытия
0
Физики рассчитали последствия столкновения Земли с черной дырой
Ученые рассчитали последствия столкновения Земли с первичной черной дырой. Статья ученых принята к публикации в The Astrophysical Journal, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Первичные черные дыры образовались сразу после Большого взрыва. Это объекты относительно небольшой (по космическим меркам) ..
2012-03-26 3213 0 Научные открытия
0
Черные дыры обошли теоретический предел яркости
Астрофизики из США и Австралии обнаружили, что количество энергии, которая вырабатывается веществом, падающим на черную дыру, может превышать так называемый теоретический предел Эддингтона. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем пишет New Scientist. Выводы авторов основаны на долговременных наблюдения за черной дырой ..
2014-02-28 1970 0 Научные открытия
0
Представлена новая теория образования черных дыр
Черные дыры в центре карликовых галактик являются семенами, растущими в центре нашего Млечного пути и в других крупных галактиках, чья масса превышает массу нашего солнца в тысячи раз. К такому выводу пришли астрофизики, результаты исследования которых опубликованы ..
2014-03-31 2091 0 Научные открытия
0
Стивен Хокинг второй раз раскрыл тайну черных дыр
Физики-теоретики Стивен Хокинг, Малкольм Перри и Эндрю Строминжер предложили новое решение парадокса потери информации в черных дырах. Ранее (в 2005 году) Хокинг также предлагал объяснение физического противоречия. Результаты своих исследований авторы опубликовали на сайте ..
2016-01-12 2302 0 Научные открытия
-1
Ученые научились определять массу черных дыр
Одна из основных задач астрофизики – изучение свойств галактик и  их эволюция. Однако галактика – огромная структура, и приходится учитывать свойства отдельных ее частей, особенно уникальных, таких, как черные дыры. Астрофизики разработали новый способ взвешивать черные ..
2013-01-31 1612 0 Научные открытия
0
Российские программисты помогли астроному МГУ найти черные дыры
Международная группа астрономов под руководством Ивана Золотухина из Московского государственного университета имени Михаила Ломоносова (МГУ) при помощи российских программистов-волонтеров приблизилась к пониманию черных дыр промежуточной массы. Результаты исследований опубликованы в The Astrophysical Journal. О них сообщается в пресс-релизе МГУ, поступившем ..
2016-01-24 1385 0 Научные открытия
0
Физик обобщил теорему об «отсутствии волос» у черных дыр
Физик Норман Гюрлебек из Бременского университета обобщил так называемую теорему об «отсутствии волос» у черных дыр для случая, когда их окружает другая гравитационная материя. Результаты своих исследований автор опубликовал в журнале Physical Review Letters. Согласно классической теореме об «отсутствии волос», ..
2015-04-19 5078 0 Научные открытия
2
Предсказано существование странствующих черных дыр
Астрономы, работающие с телескопом "Чандра", получили данные, которые говорят о том, что из галактики CID-42 при ее формировании была выброшена сверхмассивная черная дыра. Работа будет опубликована в Astrophysical Journal, ее препринт доступен в архиве Корнельского университета. Краткое сообщение об открытии ..
2012-06-7 1998 0 Научные открытия
0
Астрономы одарили черные дыры супероблаками
Астрономы из Университета Лестера объяснили особенности излучения галактических центров наличием вокруг сверхмассивных черных дыр торических облаков пыли (они их называют супероблаками Оорта). По мнению исследователей, это результат столкновения планет и астероидов, сформировавшихся в относительной близости от дыр. Статья ..
2011-11-1 2223 0 Научные открытия
0
Исследователи изучили рост черной дыры
Новая методика наблюдений позволила ученым проследить формирование газо-пылевого диска вокруг черной дыры, постепенно засасывающей окружающее вещество. Данные, полученные с помощью трех инфракрасных телескопов, позволили астрономам изучить разрастание черной дыры в центре галактики, отделенной ..
2012-05-21 1794 0 Научные открытия
0
"Кротовая нора" - коридор времени
Астрофизики уверены: в космосе есть туннели, через которые можно переместиться в другие Вселенные и даже в другое время. Предположительно, они образовались, когда Вселенная только зарождалась. Когда, как говорят ученые, пространство "кипело" и искривлялось. Этим космическим "машинам времени" ..
2011-11-12 3132 3 Научные открытия
1
Физики продемонстрировали слияние двух черных дыр
Физики смоделировали слияние двух черных дыр и показали соответствующую анимацию. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Технологического института Рочестера. Ученые в своем моделировании показали, каким образом ..
2015-04-11 4626 0 Научные открытия
-1
Найден способ проверить теорию петлевой квантовой гравитации
Петлевая квантовая гравитация может решить одну из самых крупных проблем физики: примирить между собой общую теорию относительности и квантовую механику. Но подобно другим умозрительным теориям квантовой гравитации, петлевая квантовая гравитация еще не была проверена экспериментально. ..
2012-01-16 3426 0 Научные открытия
0