Микроскопических черных дыр на LHC пока не видно

Микроскопических черных дыр на LHC пока не видно

Главная задача Большого адронного коллайдера — выяснить устройство нашего мира на расстояниях меньше 10–19 м, «прощупав» его частицами с энергией несколько ТэВ. К настоящему времени уже накопилось много косвенных свидетельств того, что на этом масштабе физикам должен открыться некий «новый пласт реальности», изучение которого даст ответы на многие вопросы фундаментальной физики. Каким именно окажется этот пласт реальности — заранее не известно. Теоретики, конечно, предложили уже сотни разнообразных явлений, которые могли бы наблюдаться на энергиях столкновений в несколько ТэВ, но именно эксперимент покажет, что на самом деле реализуется в природе.

Одна из самых захватывающих идей, предложенных теоретиками в последние десятилетия, заключается в том, что гравитация может в определенных ситуациях стать очень сильной на расстояниях меньше 10–19 м. А одно из самых ярких следствий гипотезы сильной гравитации состоит в том, что в столкновении высокоэнергетических частиц будут наряду с обычными частицами рождаться микроскопические черные дыры. Для физиков же это одна из интересных экзотических возможностей, которые полезно проверить на LHC. Поиск микроскопических черных дыр заключается в перебирании накопленных данных и поиске именно тех комбинаций частиц, которые характерны для рождения и распада черных дыр.

15 декабря коллаборация CMS опубликовала статью, в которой сообщается о результатах первого целенаправленного поиска проявлений микроскопических черных дыр в протон-протонных столкновениях с полной энергией 7 ТэВ. Статья доступна в архиве электронных препринтов под номером arXiv:1012.3375. Поиск велся в статистике, соответствующей интегральной светимости 35 pb–1 — это почти все данные, накопленные детектором в 2010 году. Критерием для выделения кандидатов в черные дыры являлось рождение нескольких частиц с аномально большим поперечным импульсом (точнее говоря, для анализа использовалась так называемая «поперечная энергия» — энергия, которую имела бы частица, если бы ее продольный импульс был равен нулю).

Стоит подчеркнуть характерное отличие черных дыр от любых других гипотетических массивных частиц, которые могли бы рождаться и распадаться в таких столкновениях. Обычные частицы, какой бы природы они ни были, так или иначе имеют свои «предпочтения», на что распадаться. Скажем, хиггсовский бозон предпочитает распадаться на тяжелые частицы и практически не распадается на легкие. Гипотетические возбужденные кварки будут распадаться на кварки, но не на электроны или мюоны.

Черные же дыры отличаются от всех них своей «демократичностью» — они должны испаряться, испуская частицы всех возможных типов безотносительно к тому, что это за частицы и как они взаимодействуют. В распадах микроскопических черных дыр преобладают кварки и глюоны (просто потому, что их больше, у них есть дополнительная характеристика «цвет»), но также появляются и фотоны, и электроны, и мюоны, и нейтрино. Поэтому при поиске микроскопических черных дыр следует обращать внимание на любые частицы с большим поперечным импульсом.

На основании этих данных ранее проведенных экспериментов физики смогли наложить ограничения на массы микроскопических черных дыр . Статья с результатами исследования появилась в архиве е-принтов (arXiv:1202.6396). Объем обработанной статистики возрос в сто с лишним раз, что позволило существенно улучшить чувствительность анализа (иными словами, детектор стал чувствовать намного более редкие события). Ограничение снизу на массу черных дыр возросло незначительно и составляет от 3,8 до 5,3 ТэВ в зависимости от модели.

В пятницу 16 марта на Большом адронном коллайдере был поставлен новый рекорд: протоны были впервые разогнаны до энергии 4 ТэВ. Планируется, что именно на такой энергии LHC будет работать весь 2012 год.  Такие энергии, как видим, уже могут привести к рождению и моментальному распаду микроскопических черных дыр на Большом адронном коллайдере. Их обнаружение стало бы замечательным открытием коллайдера. Мы накануне большого события?

Источник: elementy.ru

Похожие новости:
Стивен Хокинг предложил новое описание черных дыр
Физики-теоретики Стивен Хокинг, Малкольм Перри и Эндрю Строминжер предложили расширить классическое описание черных дыр. Препринт статьи имеется в распоряжении редакции «Ленты.ру».В рамках формализма Арновитта-Дезера-Мизнера, популярного при попытках квантового рассмотрения пространства-времени вблизи черных дыр, ..
2016-12-01 3894 0 Научные открытия
0
Физики разрешили парадокс Хокинга о потере информации в черных дырах
Физики из США в своей работе показали, что черная дыра не теряет информацию вследствие испарения объекта из-за эффекта Хокинга-Грибова. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале препринтов ArXiv, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте fromquarkstoquasars.com. Американские физики учли ..
2015-04-08 5214 0 Научные открытия
5
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 3963 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 2521 0 Научные открытия
0
Зарегистрирована четвертая гравитационная волна. Сразу на трех детекторах
Участниками коллаборации LIGO/VIRGO была зарегистрирована новая гравитационная волна, образованная в результате слияния двух черных дыр, причем ее зафиксировали сразу три детектора, включая запущенный совсем недавно детектор VIRGO в Италии. Это уже четвертый случай фиксации гравитационных волн, однако ..
2017-10-09 17490 0 Научные открытия
0
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 5069 0 Научные открытия
-1
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 2663 0 Научные открытия
0
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 2977 0 Научные открытия
0
Физики описали испарение черной дыры в нульмерные объекты
Физики-теоретики из США и Японии в рамках теории суперструн типа IIA качественно описали испарение крупной холодной черной дыры. Посвященный исследованию препринт авторы опубликовали на сайте arXiv.org.В использованном учеными микроскопическом подходе холодная черная дыра испаряется в свободно распространяющиеся ..
2016-03-20 2831 0 Научные открытия
1
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 2382 0 Научные открытия
0
Вновь зафиксированы волны пространства-времени
Коллаборация LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) второй раз зафиксировала возмущения пространства-времени — гравитационные волны. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает в среду, 15 июня, издание EurekAlert!Гравитационные волны, как показали ученые, возникли в результате слияния ..
2016-06-15 2204 0 Научные открытия
0
Ученые создали символы ДНК-шрифта
Ученые разработали метод конструкции из ДНК микроскопических структур произвольной формы и применили его для создания букв, цифр и пиктограмм нанометрового размера. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое содержание приводит Nature News. В основу разработанного метода была заложена сборка ..
2012-05-31 1928 0 Научные открытия
0
Доказано нарушение законов физики в черных дырах
Математики из Калифорнийского университета в Беркли нашли условие существования голых сингулярностей в черных дырах, в которых нарушаются законы физики. Этот вывод ставит под сомнение сильный принцип космической цензуры, когда голая сингулярность должна быть недостижима для любых ..
2018-03-06 15654 0 Научные открытия
0
Ученые нашли старейшего долгожителя среди морских животных
Американские ученые обнаружили в Тихом океане вид черных кораллов, способных жить до четырех тысяч лет. Этот срок делает их старейшими долгожителями среди морских организмов планеты, сообщает CBS News со ссылкой на журнал Zootaxa. Leiopathes annosa окрашен в золотисто-коричневый цвет, ..
2015-07-06 6823 0 Научные открытия
-1
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 2689 0 Научные открытия
-1