Είναι όλα τα σωματίδια φτιαγμένα από μίνι μαύρες τρύπες;

Πηγή: UniverseToDay, 14 Μαΐου 2009

Το 1971 ο φυσικός Stephen Hawking πρότεινε ότι θα μπορούσαν όλα γύρω μας να είναι 'μίνι' μαύρες τρύπες, οι οποίες δημιουργήθηκαν από το Big Bang. Η βία της ταχύτατης επέκτασης που ακολούθησε την έναρξη του Σύμπαντος θα μπορούσε να έχει συμπιέσει τις συγκεντρώσεις της ύλης σε μορφή μικροσκοπικών μαύρων οπών, τόσο μικρών που δεν θα μπορούμε να τις δούμε ακόμη και με ένα συνηθισμένο μικροσκόπιο. Αλλά τι γίνεται αν αυτές οι μίνι μαύρες τρύπες ήταν παντού, και στην πραγματικότητα, τι γίνεται αν φτιάνουν μέχρι και τον ιστό του σύμπαντος; Μια νέα δημοσίευση από δύο ερευνητές στην Καλιφόρνια προτείνει ακριβώς αυτή την ιδέα.

Οι μαύρες τρύπες είναι περιοχές του χώρου, όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει, και συνήθως είναι μεγάλες περιοχές του χώρου, όπως οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών. Δεν υπάρχουν αποδεικτικά παρατηρησιακά στοιχεία ότι όντως υπάρχουν οι μίνι μαύρες τρύπες αλλά, κατ 'αρχήν, θα μπορούσαν να βρίσκονται παντού σε όλο το Σύμπαν.

Επειδή οι μαύρες τρύπες έχουμε βαρύτητα, έχουν και μάζα. Αλλά στις μίνι μαύρες τρύπες η βαρύτητα τους θα είναι ασθενής. Ωστόσο, πολλοί φυσικοί έχουν υποθέσει  ότι ακόμη και στην πιο μικροσκοπική κλίμακα, την κλίμακα Planck, η βαρύτητα ξανακερδίζει την ισχύ της.

Τα μελλοντικά πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) έχουν ως στόχο και την ανίχνευση των μίνι μαύρων οπών, αλλά πάσχουν γιατί δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς θα συμπεριφερθούν οι μίνι μαύρες τρύπες στην κλίμακα Planck, έλεγε ο Donald Coyne από το Πανεπιστήμιο της Santa Cruz (που όμως πέθανε το 2008ι) καθώς και ο D.C. Cheng από το Ερευνητικό Κέντρο Almaden κοντά στο Σαν Χοσέ.

Η θεωρία χορδών προτείνει, επίσης, ότι η βαρύτητα διαδραματίζει ένα πιο σημαντικό ρόλο στον χώρο με υψηλότερες διαστάσεις, αλλά μόνο στον δικό μας τετραδιάστατο χώρο η βαρύτητα φαίνεται αδύναμη.

Λόγω του ότι αυτές οι διαστάσεις γίνονται σημαντικές μόνο στην κλίμακα Planck, γι αυτό και σε αυτό το επίπεδο η βαρύτητα επαναβεβαιώνει τον εαυτό της. Και αν πράγματι συμβαίνει αυτό, τότε οι μίνι μαύρες τρύπες γίνονται πιθανές, λένε οι δύο ερευνητές.

Αυτοί εξέτασαν ποιές ιδιότητες θα μπορούσαν να έχουν οι μαύρες τρύπες σε μια τόσο μικρή κλίμακα, και βρήκαν ότι θα μπορούσαν να είναι διάφορες.

Οι μαύρες τρύπες χάνουν ενέργεια και συρρικνώνονται σε μέγεθος καθώς ζούνε, και τελικά εξαϋλώνονται ή εξατμίζονται. Αλλά αυτή είναι μια πολύ αργή διαδικασία και μόνο οι πιο μικροσκοπικές οπές θα έχουν τον χρόνο να εξατμιστούν στην ιστορία του σύμπαντος, που έχει ηλικία περίπου 14 δισ. ετών.

Η κβαντισμός του χώρου για το επίπεδο αυτό σημαίνει ότι οι μίνι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να μετατραπούν σε όλα τα είδη των ενεργειακών επιπέδων. Οι ίδιοι επιστήμονες προβλέπουν την ύπαρξη ενός τεράστιου αριθμού σωματιδίων από τις μαύρες τρύπες σε διαφορετικά επίπεδα ενέργειας. Και αυτές οι μίνι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι τόσο συχνές που ίσως "Όλα τα σωματίδια μπορεί να είναι ποικίλες μορφές σταθεροποιημένων μαύρων οπών", εξηγούν.

"Με την πρώτη ματιά το σενάριο... φαίνεται περίεργο, αλλά δεν είναι," γράφουν οι Cheng και Coyne. "Αυτό ακριβώς αναμένεται όταν εξατμιστεί μια μαύρη τρύπα αφήνοντας πίσω της 'κατάλοιπα' που συνάδουν με την κβαντική μηχανική ... Το γεγονός αυτό θα ρίξει ένα νέο φως στην διαδικασία της εξάτμισης στις μεγάλες μαύρες τρύπες, που μπορεί να δείξουν τότε ότι δεν διαφέρει κατ 'αρχήν από τις σχετικές διασπάσεις των στοιχειωδών σωματιδίων. "

Πιστεύουν ότι η έρευνα τους χρειάζεται περισσότερα πειράματα. Τα οποία μπορούν να γίνουν στο Μεγάλο Επιταχυντή LHC εξετάζοντας την ενέργεια που θα παράγονται  αυτού του είδους οι μαύρες τρύπες.

Οι συντάκτες τελειώνουν με την επιφύλαξη ότι θα ήταν λάθος να σκεφτούμε το LHC ως ένα 'εργοστάσιο' μαύρων οπών. Όχι γιατί δεν θα παράγουν μίνι μαύρες τρύπες (που σχεδόν σίγουρα θα παράγουν), αλλά γιατί, αν έχουν δίκιο, τότε και κάθε άλλος γνωστός επιταχυντής σωματιδίων θα δημιουργούσε επίσης μίνι μαύρες τρύπες.