När vi tänja gränserna för kunskap, detta kommer med risker och möjligheten av belöningar. Riskerna är många: det går inte att hitta något nytt att hålla misslyckats eller icke-utföra ett experiment för att orsaka ett fel om saker och ting går snett. Men belöningen kan bli stor: förvärv av ny kunskap, ny teknik och banbrytande för hela den mänskliga vetenskapen.
En av de platser som personifierade allt detta, är Large hadron Collider (LHC) vid CERN, där vi började att kollidera protoner på högsta energier någonsin i acceleratorer av elementära partiklar. För ett par år sedan, vi slog det gamla rekordet är 2 TeV (teraelectronvolt, eller 1012 eV), som inrättades genom Laboratorium Fermi — accelerera partiklar upp till 3,5 TeV och sätta ihop dem, når 7 TeV totala energi. Denna upptäckt inte bara möjligt för oss inte bara att skapa ett stort antal av svårfångade grundläggande partiklar (toppkvarken, W och Z bosoner), men också att öppna en helt ny grundläggande partikel, den sista oupptäckta partikel av Standard modell: Higgsbosonen.
Uppdaterad TANK ger oss möjlighet att få cirka 13-14 TeV totala energi. Om vi har tur, ett imponerande antal kollisioner vid sådana energier, i kombination med otroliga detektorer som kommer att tillåta oss att skapa och upptäcka aldrig-före-sett partiklar i laboratoriet. Och, naturligtvis, detta öppnar ett utrymme för otroligt (och absurt) sådana uttalanden som:
“Forskare vid Large hadron Collider hoppas att komma i kontakt med ett PARALLELLT UNIVERSUM”.
“Large hadron Collider utmaningar the Big Bang theory”.
“Spel med Universum kan förstöra oss: fastställts vid LHC svart hål skulle svälja oss”.
Och om de första två — det är nonsens, felaktig vetenskaplig information, den tredje förklaring är sådd rädsla bland befolkningen, att höja sitt fula huvud när TANKEN börjar arbeta.
Varifrån fötter växer på detta skit? Låt oss ta reda på.
Det finns ett antal teorier för att förutsäga förekomsten av extra dimensioner. Inte bara de tre rumslig och en tidsmässig, vilket, som vi vet, inneboende i vår fyra-dimensionell rum-tid, men minst ett andra rumsliga dimensioner i vårt Universum. Och även om vi inte kan få tillgång till dessa mätningar på tillgänglig energi, är det troligt att, i en sådan utsträckning att färre av dem som vi har haft att göra med, och motsvarar till högre energier, dessa extra dimensionerna finns.
Och om dessa extra dimensionerna finns, det finns också en teoretisk möjlighet att du kan skapa en liten, miniatyr, mikroskopiska svarta hål!
När vi gör detta, skulle vi ha gjort otroligt teknisk och vetenskaplig bedrift som för alltid förändrat vår förståelse av Universum. Men när du säger “det svarta hålet”, människor direkt (av goda skäl) tänk dig en katastrofal bild av något, svälja upp ärende av något slag, konsumerar protoner, neutroner, elektroner i vår värld och förstöra allt och alla.
Men det är omöjligt för tre skäl. Låt oss inse det.
- Om dessa små svarta hål existerar, då de träffar Jorden är miljarder år gammal, och Jorden är fortfarande i rörelse.
Naturligtvis, vi har aldrig skapats av partiklar med en sådan energi i laboratoriet innan. Men på de högsta nivåerna av energi — energi i mer än hundra miljoner (100 000 000) är högre än de som vi arbetar på TANK — partiklar ständigt kolliderar med Jorden är det kosmiska strålar som bombarderar oss från alla riktningar i rymden.
Dessa svarta hål, om de existerade, bombarderas Jorden och alla andra planeter) hela historien om vårt solsystem och Solen, och det finns ingenting som skulle tyda på att någon kropp i solsystemet har blivit ett svart hål eller ätit av det.
Och då kan du argumentera för att dessa objekt var för snabbt och därför helt enkelt passera genom Jorden, att äta för lite ärende att stanna inne, och flyga ut i intergalaktiska rymden. I detta fall behöver du att lugna den andra anledningen.
- Om du verkligen kommer att skapa en miniatyr svart hål, kommer det att förfalla på grund av att Hawking-strålning, och mycket, mycket snabbt.
Om det finns ytterligare dimensioner kan antas att de kan vara av en viss typ så (igen, sällan, men träffande) för att bilda mikroskopiska svarta hål. Ett sådant svart hål skulle ha en vikt som motsvarar energi-proton-proton kollisioner, upp till 13-14 TeV. Enligt formeln E=mc2, detta motsvarar en vikt på 5 x 10-20 gram, och troligen ännu mindre.
Men även om du behöver ytterligare mätningar av storlek och av rätt typ, och du gör den här svarta hålet kommer problemet kvarstår: det kommer att vara instabilt. Tack för att kvantmekanikens lagar, detta svarta hål som kommer att upplösas i processen av Hawking-strålning. För ett svart hål med massan av 5 x 10-20 gram, sönderfall tid i tre dimensioner kommer att handla om 10-83 sekunder, även förekomsten är svårt att ringa. Att fysik är meningsfullt, behöver tid för minst 10-43 sekunder eller längre. Vänder sig till massan av det svarta hålet, det måste väga minst av 0.00002 gram för att få en chans att existera.
I fyra dimensioner, men i synnerhet om en “extra” kommer att bli stor, den tid av förfall är 10-23 sekunder. Men för att förhindra att den förväntade kollaps av små svarta hål, du måste kasta bort de kända naturlagarna. Och dessa lagar är så väl etablerad att det inte finns den minsta sannolikheten för dem att motbevisa det, det är som att vakna upp på morgonen för att se solen gå upp i Väster.
Men låt oss säga att det är nya lagar av fysik, som vi ännu inte känner till, och dessa svarta hål kommer plötsligt att bli stabil. Du gör ett svart hål — en sådan liten ligger i centrum av Jorden, och det inte går sönder. Om hon kommer att svälja Jorden? Och om så, hur snabbt? Detta leder oss till den tredje och sista villkoret, och glöm inte: vi har två gånger avvisade de kända fysiska lagarna för att göra detta möjligt nonsens.
- Du kan beräkna hur snabbt det svarta hålet förbrukar fråga, och inte ens nära att få till begreppet existens på vår planet.
Vi brukade tror att svarta hål “suga in” fråga, men sanningen är, att de kan samverka bara gravitationellt. Vikten av 5 x 10-20 gram, detta gravitationen kommer att vara mycket liten: allt hon kan göra är att passera genom mitten av Jorden igen och igen, väntar en kollision med en elementär partikel. Eftersom tvärsnitt av vår svarta hål är mycket liten, och tvärsnittet av proton (eller neutroner) är mycket stort, kan vi anta — för att spara argument, att när kollisionen av ett svart hål kommer att ta upp en proton eller en neutron.
Antar att det absorberar varje proton, neutron eller elektron som kommer i kontakt — och att ta hänsyn till dess gravitation, för att förstå vad som lockar hon, hon kommer att absorbera ca 66.000 för protoner och neutroner per sekund. Naturligtvis, 66,000 protoner och neutroner — det är lite saker från synpunkt av massa: 1.1 x 10-25 gram. Denna tillväxt kommer att vara konstant fram till det svarta hålet blir ganska stora, endast när massan av en miljard ton av svarta hål kommer att växa snabbare, eftersom dess tvärsnitt kommer att öka. Fånga 66,000 nukleoner per sekund, hur länge tror du att ett svart hål kommer att få pounds? Tre biljoner år. Under denna tid, Solen — även så att universum inte existerar.
Så, även om du gör ett svart hål och även om fysikens lagar är fel, och det svarta hålet kommer att leva för evigt, hon kommer att vara ofarliga. Oavsett hur många lagar av fysik, kommer vi att kassera, revidera eller ändra, Jorden kommer fortfarande vara bra.
Så du behöver inte vara rädd. Vi försöker att utforska världen på ett helt säkert sätt. Alla rädslor kan skingras — det hjälper att kontakta en forskare och fråga. De är inte galna.