Tokom eksperimenta sa akceleratorom čestica američki naučnici detektovali kratkotrajnu pojavu fenomena sa karakteristikama crne rupe
Fenomen je nastao kad su naučnici u njujorškom akceleratoru čestica Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) izazvali međusobne sudare mlazova jezgara atoma zlata ubrzanih gotovo do brzine svetlosti. Intenzivna toplota stvorena sudarima dovela je do razbijanja atomskih jezgara u manje čestice poznate pod nazivom
kvarkovi i
gluoni. Nastale čestice oformile su vatrenu loptu sa temperaturom od oko 300 puta većom od temperature površine Sunca. Vatrena lopta je, međutim, trajala veoma kratko, oko 10 miliona milijardi milijarditih delova sekunde, a detektovana je upravo zahvaljujući apsorpciji mlazova čestica stvorenih sudarom jezgara.
Premda su naučnici očekivali pojavu vatrene lopte, veliko iznenađenje predstavljao je podatak da je lopta apsorbovala deset puta veću količinu jezgara od proračunima predviđene. Doktor Horejšo Nastase, sa Braunovog univerziteta u Providensu na Rod Ajlendu, izjavio je da smatra da se višak apsorbovanih čestica manifestovao kao termičko zračenje, što neodoljivo podseća na upad materije u crnu rupu i njenu transformaciju u tzv. "Hokingovo zračenje", koje crna rupa isijava.
Iako su crne rupe poznate kao "proždirači" svega što im se nađe u blizini, naučnici se nisu uplašili da će njihova minijaturna crna rupa progutati čitavu planetu. Jer, čak i da je lopta plazme postala crna rupa, pri ovim energijama i udaljenostima, gravitacija nije dominantna sila u crnoj rupi. O događaju je odmah izvestio popularni naučni magazin Nju Sajentist.
Prirodne laboratorije
Već nekoliko decenija postoji problem koegzistencije dva sistema koji se koriste za opisivanje univerzuma. Jedan sistem, kvantna mehanika, koristi se za tumačenje bogatog, ali i minijaturnog sveta talasa i čestica. Drugi sistem, opšta relativnost, povezuje prostor i vreme u jedan kontinuum, čime se dobija najbolji opis kretanja planeta i širenja univerzuma. Kako su oba sistema veoma uspešna, naučnici su shvatili da je za potpuno razumevanje univerzuma neophodno usklađivanje ili objedinjavanje sistema u jednu, mnogo tačniju predstavu stvarnosti.
Međutim, ukidanje nezavisnih identiteta dva sistema nije uopšte lak zadatak, jer zahteva prethodno pronalaženje uslova u univerzumu pod kojima su efekti i kvantne mehanike i opšte relativnosti istovremeno značajni i merljivi. Teoretski, da bi se to izvelo, ogromna masa (pošto se opšta relativnost uglavnom odnosi na gravitaciju) mora da se "spakuje" u ekstremno malu zapreminu (pri čemu kvantni efekti postaju važni).
U univerzumu postoji odgovarajuća prirodna laboratorija za fundamentlnu fiziku - crne rupe.
Smatra se da one predstavljaju gravitacijske ostatke mrtvih zvezda. Radi se o udubljenjima u prostor - vreme kontinuumu, sposobnim za gutanje bilo koje količine materijala.
Sve što crna rupa proguta, smatraju naučnici, sabija se na nezamislivo malu centralnu oblast nazvanu singularitet. Prema našim sadašnjim saznanjima, singularitet je tačka beskonačne gustine i beskonačno malih dimenzija.
Zvuči kao besmislica i, možda upravo zato, naučnici smatraju da se duboko u srcima crnih rupa nalaze odgovori na pitanja kako spojiti kvantnu mehaniku i opštu relativnost. Nažalost, posmatranje oblasti u blizini centra crne rupe je gotovo neizvodivo. Crne rupe, naime,
mogu da usišu i samu svetlost, što ih čini potpuno nevidljivim za ostatak univerzuma. Tačku bez povratka za svetlost koja se približava crnoj rupi predstavlja takozvani
"horizont događaja", jer dalje od ove tačke nijedan se događaj ne može posmatrati.
Kako nikakav signal ne može da se probije iz unutrašnjosti crne rupe, izgleda da ne postoji ni mogućnost za dobijanje informacija o događajima u unutrašnjosti crne rupe. Ili možda postoji?
Rupologija
Sedamdesetih godina prošlog veka, danas čuveni fizičar Stiven Hoking izveo je pretpostavku da crne rupe postepeno zrače energiju i bukvalno "isparavaju". Tokom vremena, crna rupa može da izgubi svu svoju energiju i nestane u konačnoj eksploziji zračenja. Prema tome, smrtni ropac crne trupe trebao bi da bude lako uočljiv. Naučnici smatraju da bi - ukoliko bi znali na koji način okončavaju crne rupe i koju vrstu informacija nosi Hokingovo zračenje - mogli da saznaju dosta i o srcu crne rupe.
Međutim, ponovo postoje nepremostivi praktični problemi za posmatranje samrtnog ropca crne rupe.
Kao prvo, najbliže poznate crne rupe udaljene su od nas mnogo svetlosnih godina, zbog čega je izvođenje tačnih merenja Hokingovog zračenja gotovo neizvodivo.
Kao drugo, za isparavanje crnih rupa potrebno je užasno mnogo vremena, srazmerno njihovoj masi. Čak i relativno mala zvezdana crna rupa zahtevala bi više vremena za isparavanje od trenutne starosti univerzuma, a da ne spominjemo monstruozne crne rupe otkrivene u središtima galaksija, koje bi mogle da budu poslednji objekti u univerzumu. Naime, za njihovo "umiranje" treba milijardu milijardi milijardi milijardi... godina.
Nema vremena
Pošto naučnici nemaju toliko vremena na raspolaganju, jedino preostalo rešenje je da se napravi
veštačka crna rupa. Da li je to izvodivo? Naučnici smatraju da jeste, jer česta je zabluda da je za stvaranje crne rupe potrebna ogromna masa. Naprotiv, dovoljna je bilo koja količina mase - sve dok može da se sabije na dovoljno malu zapreminu.
Ukoliko bi se naša planeta "spakovala" na dimenzije klikera, ona bi mogla da postane crna rupa.
I sam čovek može da postane crna rupa ukoliko se spakuje na zapreminu koju zauzima jedan elektron.
Tačno je da danas ne postoji tehnologija sa kojom bi se materija sabila na gustinu crne rupe, ali postoji jedan drugi način da se napravi crna rupa. Ajnštajn je pokazao da su materija i energija ekvivalentni, što znači da bi se, teoretski, crna rupa mogla napraviti sabijanjem ogromne količine energije na malu zapreminu. Za ovu vrstu eksperimenata izbor tehnologije je očigledan - akceleratori čestica. A sledeća generacija ovih uređaja već je na putu.
Naučnici su danas prilično samouvereni da će upotrebom novih uređaja već za nekoliko godina moći da stvaraju crne rupe po želji. Prema nekim procenama novi Large Hadron Collider (LHC) na Evropskom centru za nuklearna israživanja mogao bi da bude sposoban da stvori, u proseku, jednu crnu rupu svake sekunde. Predviđeno je da se u LHC izvode sudari protona i antiprotona sa takvom snagom da će nastajati temperature i gustine energija koje su postojale samo u prvih 1000 milijarditih delova sekunde nakon Velikog praska (Big beng-a).
Ovo bi trebalo da bude dovoljno za nastajanje brojnih minijaturnih crnih rupa sa masama od svega nekoliko stotina protona. Crne rupe ovih dimenzija neće trajati dugo i nestajaće gotovo momentalno, ali njihovo postojanje će moći da se detektuje preko Hokingovog zračenja. Kakve podatke, u stvari, naučnici traže u Hokingovom zračenju?
Hokingovo zračenje
Kao prvo, velika je misterija da li Hokingovo zračenje sadrži neku informaciju o česticama koje su formirale crnu rupu ili su upale u nju kasnije. Ove čestice imaju naelektrisanje, spin i druge fundamentalne karakteristike koje crna rupa ne može da izbriše. Takođe, tačan način na koji crna rupa umire mogao bi da pruži uvid u postojanje dodatnih dimenzija.
Najnovije teorije o Big beng-u i prvim momentima univerzuma iznose da
možda postoji više od četiri dimenzije (tri za prostor i jedna za vreme) koje osećamo. Iz nekog razloga, druge dimenzije se nisu razvile zajedno sa naše četiri i ostale su "uvijene". Ove dodatne dimenzije mogle bi da budu veoma interesantne i mogle bi da se osete direktno u oblastima u samoj blizini centralnog singulariteta crne rupe.
U stvari, ove više dimenzije mogle bi da reše misteriju porekla singulariteta. Umesto da je singularitet zaista beskonačno mala i gusta tačka, možda postoji dosta dodatnog prostora zbog ekstra dimenzija koje deluju samo na minijaturnim skalama. Naučnici već imaju neke ideje kako bi ove dimenzije mogle da deluju na temperaturu i intenzitet Hokingovog zračenja.
Preostalo je samo da se uključe akceleratori i teorije stave na probu. Mi, obični ljudi, ne treba da se plašimo eventualno stvorenih, veštačkih crnih rupa, jer će njihove dimenzije verovatno biti više miliona puta manje od dimenzija jezgra atoma, što je premalo da bi progutale bilo šta. Uz to, za bitisanje imaće na raspolaganju svega deo sekunde.
Oliver Terzić