Θεωρίες φυσικής

Μέχρι τώρα δεν βρέθηκε καμιά μίνι μαύρη τρύπα στον επιταχυντή LCH

Το τέλος του κόσμου φαίνεται πως δεν θα έρθει. Επιστήμονες του ανιχνευτή CMS στο CERN σε μια εργασία τους στο Nature λένε ότι δεν κατάφεραν μέχρι στιγμής να ανακαλύψουν τις θεωρητικές μίνι μαύρες τρύπες, που τόσος ντόρος έγινε κατά το παρελθόν.

Share

Το τέλος του κόσμου φαίνεται πως δεν θα έρθει. Επιστήμονες του ανιχνευτή CMS στο CERN σε μια εργασία τους στο Nature λένε ότι δεν κατάφεραν μέχρι στιγμής να ανακαλύψουν τις θεωρητικές μίνι μαύρες τρύπες, που τόσος ντόρος έγινε κατά το παρελθόν.

compact-muon-solenoid Οι επιστήμονες του ανιχνευτή CMS διευκρίνισαν ότι η έρευνα έγινε σε ενέργειες από 3.5 έως 4.5 TeV. Ο δε εκπρόσωπος του ανιχνευτή, ο φυσικός Guido Tonelli, ανέφερε ότι μέχρι το τέλος του επόμενου κύκλου εργασιών, ο LHC θα πρέπει να είναι σε θέση να αποκλείσει τη δημιουργία μίνι μαύρων οπών σχεδόν εξ ολοκλήρου.

"Οι προβλέψεις για μίνι μαύρες τρύπες που σχηματίζονται κατά τις συγκρούσεις με ενέργειες λίγων TeV, βασίζονταν σε θεωρίες που μελετούν τα βαρυτικά φαινόμενα των επιπλέον διαστάσεων του χώρου. Αν και οι μαύρες τρύπες αναμένεται να εξατμίζονται γρήγορα, κάποιοι πρότειναν ότι θα μπορούσαν να διατηρηθούν για αρκετό χρόνο. ώστε να καταπιούν τον πλανήτη μας. Η ανακάλυψη αυτή είναι μία από τις πολλές που έγιναν στον LHC, που κατέστη δυνατή μετά από την απροσδόκητα υψηλή απόδοση της μηχανής. "

«Η αναζήτηση για την παρουσία μιας μικροσκοπικής μαύρης τρύπας και την αποσύνθεση της σε συγκρούσεις με ενέργειες της τάξης των 7 TeV έχει διεξαχθεί από τους ερευνητές στον ανιχνευτή CMS. Τα όρια για την ελάχιστη μάζα μιας μαύρης τρύπας, βρίσκονται στο εύρος από 3,5 έως 4,5 TeV, και ανήκουν σε ένα θεωρητικό μοντέλο με επιπλέον διαστάσεις εκτός των γνωστών.».

"Μία από τις πιο συναρπαστικές προβλέψεις των θεωρητικών μοντέλων με επιπλέον χωρικές διαστάσεις και χαμηλή κλίμακα της κβαντικής βαρύτητας, είναι η δυνατότητα παραγωγής άφθονων μικροσκοπικών μελανών οπών κατά τις συγκρούσεις σωματιδίων στο CERN. Το μοντέλο με μεγάλες, επίπεδες, επιπλέον χωρικές διαστάσεις που έχει προταθεί από τους Arkani-Hamed, Δημόπουλο και Dvali, που αναφέρεται ως μοντέλο ADD από τα αρχικά τους, προβλέπει τον σχηματισμό μιας μικροσκοπικής μαύρης τρύπας σε συγκρούσεις σωματιδίων. Όταν σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα, κάποιο κλάσμα της ενέργειας των συγκρουόμενων παρτονίων μπορεί να μην παγιδευτεί στο εσωτερικό του ορίζοντα γεγονότων και θα πρέπει να εκπέμπεται με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων κλονισμού, που οδηγούν σε απώλεια ενέργειας, ορμής, και στροφορμής. Μόλις παραχθούν, οι μικροσκοπικές μαύρες τρύπες θα διασπαστούν θερμικά μέσω της ακτινοβολίας Hawking, με δημοκρατικό τρόπο (δηλαδή με ίσες πιθανότητες), σε όλους τους βαθμούς ελευθερίας των στάνταρ μοντέλων. Τα κουάρκ και τα γκλουόνια είναι τα κυρίαρχα σωματίδια που παράγονται με την εξάτμιση μιας μαύρης τρύπας (πάνω από το 75%), επειδή έχουν ένα μεγάλο αριθμό βαθμών ελευθερίας χρώματος. Το υπόλοιπο κλάσμα οφείλεται στα λεπτόνια, τα W και Z μποζόνια, τα φωτόνια, και, ενδεχομένως, τα μποζόνια Higgs. Η εκπομπή γκραβιτονίων (βαρυτονίων) από μια μαύρη τρύπα στον χώρο γενικά αναμένεται να μην φανερώνεται.

Οι μικροσκοπικές μαύρες τρύπες που μπορεί να παραχθούν στον επιταχυντή LHC θα διακρίνονται από υψηλή πολυπλοκότητα, τη δημοκρατική, και ιδιαίτερα ισότροπη διάσπαση, με τα σωματίδια της τελικής κατάστασης να μεταφέρουν εκατοντάδες GeV ενέργειας. Τα περισσότερα από αυτά τα σωματίδια θα μετατραπούν σε πίδακες αδρονίων. Η παρατήρηση τέτοιων θεαματικών υπογραφών θα μας δώσει μια άμεση ενημέρωση σχετικά με τη φύση των μαύρων οπών, καθώς και την δομή και τις διαστάσεις του χωροχρόνου.

Τι ξέρετε για τα παρτόνια;

Στη σωματιδιακή φυσική, το μοντέλο των παρτονίων προτάθηκε από τον Richard Feynman το 1969 σαν έναν τρόπο για να αναλύσει συγκρούσεις αδρονίων υψηλής ενέργειας.  Αργότερα οι φυσικοί αναγνώρισαν ότι τα παρτόνια (partons) περιγράφουν τα κουάρκ και τα γκλουόνια. Ως εκ τούτου αν κάποιος θέλει μια πιο λεπτομερή παρουσίαση των ιδιοτήτων και φυσικών θεωριών που αφορούν έμμεσα τα παρτόνια, μπορεί να τις βρει στα κουάρκ.

Σε αυτό το μοντέλο, τα αδρόνια (για παράδειγμα, ένα πρωτόνιο) αποτελείται από μια σειρά σημειακών οντοτήτων, τα λεγόμενα «παρτόνια". Αργότερα, με την πειραματική παρατήρηση, την επικύρωση του μοντέλου των κουάρκ, και την επιβεβαίωση της ασυμπτωτικής ελευθερίας στην κβαντική χρωμοδυναμική, τα παρτόνια αντιστοιχίζονται με τα κουάρκ και τα γκλουόνια. Το μοντέλο των παρτονίων παραμένει μια σωστή προσέγγιση σε υψηλές ενέργειες, ενώ άλλοι έχουν επεκτείνει τη θεωρία όλα αυτά τα χρόνια.

Ο Φάινμαν προτίμησε τον όρο παρτόνιο αντί για κουάρκ, ενώ ο Gell-Mann προτιμά τον όρο κουάρκ. Στο σύγχρονο επιστημονικό ιδίωμα, ο όρος παρτόνιο χρησιμοποιείται συχνά για να σημαίνει “ένα κουάρκ ή ένα γκλουόνιο", παρόμοια με τον τρόπο που ένα «νουκλεόνιο" αναφέρεται σε ένα πρωτόνιο ή ένα νετρόνιο. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι, ενώ ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο είναι και τα δύο αδρόνια, το γκλουόνιο, σε αντίθεση με τα κουάρκ, είναι ο μεταφορέας του φορτίου χρώματος.

Πηγή: Nature

About the author

physics4u

Leave a Comment

Share