Μπορεί ένα εργαστηριακό πείραμα να καταστρέψει τη Γη;

Άρθρο, Μάιος 2004

 Υπάρχει, λένε οι φυσικοί, έστω και μια απειροελάχιστη πιθανότητα ένα πείραμα φυσικής, που σχεδιάζεται στο CERN για το 2005, να καταστρέψει τη Γη.

Πρόσφατες εξελίξεις στη φυσική υποδεικνύουν ότι υπάρχει ένας αυξημένος κίνδυνος από τα επερχόμενα πειράματα κατά τις συγκρούσεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας, για να καταστραφεί η Γη. Οι θεωρητικοί των υπερχορδών, που θεωρούν ότι υπάρχουν κρυμμένες διαστάσεις, προβλέπουν ότι στους επιταχυντές των σωματιδίων θα παραχθούν μίνι-μαύρες τρύπες, οι οποίες θα διαλυθούν εξ' αιτίας της ακτινοβολίας Hawking. Ο κίνδυνος από την ακτινοβολία Hawking, που δεν έχει φανεί ποτέ ούτε έχει δοκιμαστεί, είναι ότι μπορεί να μην δουλεύει όπως αναμένεται.

Φόρουμ Ανάπτυξης Κινδύνων

Έχει γίνει παράδοση ότι οι φυσικοί, που εμπλέκονται σε μεγάλα πειράματα αυτού του είδους, να δημοσιεύουν μια αξιολόγηση του κινδύνου των πειραμάτων, για να πειστούν και οι άλλοι ότι ο κίνδυνος είναι ελάχιστος. Αυτή είναι μια καλή παράδοση. Είναι πολύ καλό που οι φυσικοί σκέπτονται τέτοια πράγματα. Εντούτοις, δεν αρκεί που οι φυσικοί αναλαμβάνουν να εξετάσουν οι ίδιοι τα πειράματά τους. Όταν μια ομάδα επιστημόνων επενδύει εκατομμύρια σε ορισμένα πειράματα και εξαρτώνται οι σταδιοδρομίες τους από αυτά, είναι επίσης εύκολο να θεωρήσουν ότι δεν υπάρχουν κίνδυνοι. Ο φυσικός Francesco Calogero έχει προτείνει οι κίνδυνοι από τα πειράματα να αξιολογούνται από μια κόκκινη ομάδα, όπως την αναφέρει, που θα υποστηρίζει την εργασία, και μια μπλε ομάδα, που να είναι εναντίον της. Οι φυσικοί του επιταχυντή που θα γίνουν τα πειράματα, είναι συνεπώς η κόκκινη ομάδα. Όλοι οι υπόλοιποι, οι άλλοι ενδιαφερόμενοι φυσικοί, τα μέσα των ειδήσεων, και τα πεπειραμένα μέλη του κοινού, θα αποτελούν την μπλε ομάδα.

Πρόσφατα, προκλήθηκαν μερικές ανησυχίες για την πιθανότητα σε πειράματα συγκρούσεων μεταξύ ιόντων υψηλής ενέργειας που γίνονται τώρα στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στις Ηνωμένες Πολιτείες, και σε παρόμοια που προγραμματίζονται να αρχίσουν μερικά χρόνια μετά στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) στη Γενεύη, να έχει κατακλυσμικές συνέπειες και σαν αποτέλεσμα αυτών να εξαφανιστεί η Γη.

Η πιθανότητα να συμβεί αυτό είναι φυσικά πολύ μικρή. Οι φυσικοί ερεύνησαν και παρουσίασαν στο πρώτο μέρος μιας εργασίας το βαθμό του κινδύνου και βγάζουν τα συμπεράσματά τους. Στο δεύτερο μέρος, αυτής της εργασίας, λαμβάνοντας υπόψη τους αυτό το προηγούμενο παράδειγμα, γίνεται μια σύντομη ανάλυση από τη σκοπιά την επιστημονική, την ηθική, την πολιτική και την κοινωνιολογική αν έστω και οι ελάχιστοι κίνδυνοι από τα πειράματα γίνουν πραγματικοί. Αν έλθει δηλαδή μιας εντελώς καταστροφική έκβαση -- με ιδιαίτερη έμφαση στις σχετικές ευθύνες της επιστημονικής/τεχνολογικής κοινότητας.

Οι αξιολογητές του κινδύνου για τις συγκρούσεις μεταξύ ιόντων στους επιταχυντές, που αναπτύχθηκαν πριν από αυτήν την θεωρία, απέρριψαν τις μίνι-μαύρες τρύπες αλλά εξέφρασαν την ανησυχία για άλλα υποθετικά προϊόντα των συγκρούσεων όπως είναι οι μεταβάσεις σε μια χαμηλότερη κενή κατάσταση που θα μπορούσε να έχει παρόμοια αποτελέσματα.

Η άποψη των φυσικών

Πρόσφατες υποθέσεις στη θεωρία των υπερχορδών προτείνουν ότι μπορούν να δημιουργηθούν μίνι-μαύρες τρύπες, όταν λειτουργήσει η επόμενη γενιά επιταχυντών στο CERN, όταν θα συγκρούονται σωματίδια. Η ιδέα των φυσικών είναι ότι η βαρύτητα μπορεί να είναι πολύ ισχυρότερη από την αναμενόμενη (την υπολογίζουν μέχρι και 10³³ φορές ισχυρότερη) στις πολύ μικρές κλίμακες εάν ο νόμος του αντίστροφου τετραγώνου  γίνει ένας νόμος του αντίστροφου σε δύναμη άνω του τρία στις μικρές κλίμακες, κάτι που θα οφείλεται στις κρυμμένες πρόσθετες διαστάσεις.

Οι κρυμμένες πρόσθετες διαστάσεις στις υποατομικές κλίμακες προβλέπεται ότι υπάρχουν από τη θεωρία των χορδών. Η θεωρία των χορδών θεωρείται αρκετά εύλογη από πολλούς φυσικούς. Οι φυσικοί που προβλέπουν παραγωγή μίνι μαύρων οπών αναμένουν ότι αυτές οι τρύπες πρόκειται να εξατμιστούν μέσω της ακτινοβολίας Hawking. Αλλά η ακτινοβολία Hawking δεν έχει φανεί ποτέ πουθενά. Είναι η θεωρία της βασισμένη μεν στην κβαντική θεωρία αλλά θεωρείται δε από πολλούς σαν μια περίεργη θεωρία. Εάν δημιουργηθούν οι μίνι-μαύρες τρύπες και δεν εξατμιστούν τότε αυτές θα μπορούσαν να συμπιέσουν τη Γη.

Ένας λόγος για να μην ανησυχούμε είναι ότι οι κοσμικές ακτίνες με το επίπεδο ενέργειας των επερχόμενων επιταχυντών κτυπούν τη Γη (και το φεγγάρι) για δισεκατομμύρια χρόνια χωρίς καμιά καταστροφική επίδραση. Αλλά μια μίνι-μαύρη τρύπα,  η οποία δημιουργείται από δύο μόνο άτομα, ένα άτομο μιας κοσμικής ακτίνας και ένα άτομο πάνω στη Γη, θα διατηρούσε τη σχετικιστική ορμή του ατόμου της κοσμικής ακτίνας. Θα κινούνταν έτσι πολύ γρήγορα, πολύ γρηγορότερα από την ταχύτητα διαφυγής από τη Γη. Επιπλέον, αυτή μπορεί να μην αντιδρούσε αρκετά. Στις ατομικές παρά στις υποατομικές κλίμακες η βαρύτητα θα ήταν ασθενής. Μια γρήγορα κινούμενη μίνι-μαύρη τρύπα θα μπορούσε να περάσει μέσω της Γης όπως ένα νετρίνο και πολύ γρήγορα να αφήσει τη γήινη γειτονιά μας. Αφ' ετέρου, μερικές από τις μίνι-μαύρες τρύπες που φτιάχνονται από δύο μόνο σωματίδια, τα οποία κινούνται αντίθετα μέσα σε ένα επιταχυντή, δεν θα κινούνταν γρήγορα. (Ένας υπολογισμός δείχνει την παραγωγή 158 μίνι-μαύρων οπών ανά έτος, οι οποίες θα κινούνταν λιγότερο από την ταχύτητα διαφυγής από τη Γη). Ακόμα κι αν ήταν σχετικά μη-αντιδρούσες οπές, αυτές θα μπορούσαν να προσαυξήσουν την ύλη τους μετά από πολλά περάσματα μέσω του γήινου πυρήνα, έως ότου η βαρύτητα στην ατομική κλίμακα δεν θα ήταν πλέον τόσο ασθενής.

Η πιθανότητα δυσμενών αποτελεσμάτων είναι δύσκολο να υπολογιστεί. Δεν είναι πιθανή, αλλά φαίνεται λιγότερο απίθανη από προηγουμένως προσδιορισμένους κινδύνους. Όμως οποιαδήποτε εύλογη εκτίμηση κινδύνου οδηγεί σε μια πολύ μεγάλη αρνητική αναμενόμενη τιμή λόγω των δισεκατομμυρίων ζωών που θα χάνονταν στη Γη.

Τι θα έπρεπε να γίνει για αυτόν τον κίνδυνο; Φαίνεται σαφές ότι ο νέος επιταχυντής στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) δεν θα πρέπει να ανοιχτεί έως ότου κάνουν οι φυσικοί και οι μαθηματικοί μια πολύ προσεκτική αξιολόγηση του κινδύνου. Στην πραγματικότητα, σε λίγες ημέρες θα δημοσιευθεί μια αξιολόγηση κινδύνου από το CERN.

Ενδεχομένως οι επιστήμονες στο CERN να έχουν κάνει μια καλή εργασία πάνω σε αυτό, αλλά όμως μπορεί να είναι απρόθυμοι να δημοσιεύσουν μια σχετικά άσχημη πρόβλεψη λόγω των χρημάτων και του κόπου που έχουν ξοδευτεί για το νέο επιταχυντή και συγκρουστή των ιόντων. Για αυτό απαιτείται μια ανεξάρτητη αξιολόγηση και συζήτηση στο φαινόμενο αυτό.

Οι αξιολογήσεις κινδύνου χρειάζονται επειδή οι νέες θεωρίες των χορδών δείχνουν πρόσφατα προσδιορισμένους και υψηλότερους κινδύνους. Αυτή είναι μια σημαντική επιχείρηση, και δεν θα συμβεί αυτόματα. Υπάρχουν ιστοχώροι που ξεκίνησαν συζήτηση για την αξιολόγηση των κινδύνων αυτού του ζητήματος.

Αναφορά: Από την ιστοσελίδα του φόρουμ για την αξιολόγηση κινδύνων

Σχετικά άρθρα στο Δίκτυο

Francesco Calogero, "Might a laboratory experiment destroy planet Earth?" Interdisciplinary Science Reviews 25, 191-202 (Autumn 2000);
http://scienza.dol.it/risky-experiment_strangelet_apocalisse.htm

Adrian Kent, "A critical look at risk assessments for global catastrophes,"
http://arxiv.org/PS_cache/hep-ph/pdf/0009/0009204.pdf

Nima Arkani-Hamed, Savas Dimopoulos, and Georgi Dvall; "The Universe's Unseen Dimensions," Scientific American, Aug 2000. Pages 62-69.

Philip Ball, "CERN to spew black holes," Nature News Service, 10/2/01
http://www.nature.com/nsu/nsu_pf/011004/011004-8.html

W. Busza, R.L. Jaffe, J. Sandweiss, and F. Wilczek; "Review of Speculative ‘Disaster Scenarios' at RHIC,"
http://www.bnl.gov/rhic/docs/rhicreport.pdf

A CERN risk assessment is expected to be published soon. CERN is the European Organization for Nuclear Research. The risk assessment is not yet published.

Savas Dimopoulos and Greg Landsberg, "Black holes at the Large Hadron Collider," Physical Review Letters, 87, 161602, (2001).
Abstract: http://link.aps.org/abstract/PRL/v87/e161602

Steven Giddings and Scott Thomas, "High energy colliders as black hole factories: the end of short-distance physics," Physical Review D (in the press) Available as preprint (2001).
Abstract: http://xxx.lanl.gov/abs/hep-ph/0106219

Greg Landsberg, "Discovering New Physics in the Decays of Black Holes," Physical Review Letters 88, 181801 (5/6/2002)
Abstract: http://link.aps.org/abstract/PRL/v88/e181801