Возможно ли образование черной дыры в адронном коллайдере?

Доклад по теме возможность образования черной дыры при очередном запуске адронного коллайдера. Обсуждался на ежегодной научной конференции «Юность, Наука и Культура», проходящей в подмосковной школе-пансионе Дубравушка.

Доклад готовили ученики школы-пансиона Бунин Юрий и Тамазаев Алексей.

Весь мир с интересом следит за созданием и проведением экспериментов в величайшем международном проекте на сверхсовременном гигантском ускорителе элементарных частиц - адронном коллайдере. Некоторые журналисты даже предсказывают образование черной дыры и конец света при его запуске.

Давайте попробуем разобраться, что же это такое и почему столько ажиотажа вокруг именно этого научного эксперимента. Начнем с истории вопроса.

Уже давно люди узнали, что самой мелкой составляющей любого предмета или вещества является молекула, т.е. вещество можно делить не до бесконечности, а только до молекулы (которая сохраняет все химические свойства данного вещества). Если молекулу разделить, то вещество исчезнет и появится вместо него другие вещества. Т.к. любая молекула состоит из атомов и комбинация атомов и определяет то или иное вещество. Все атомы (или хим. элементы) давно известны и представлены в таблице Менделеева. Человек уже давно научился «разбирать» любые вещества на самые простые детали – атомы, и из разных атомов создавать другие вещества.

В середине 20 века ученые смогли разбить на части и сами атомы, и этим направлением стала заниматься ядерная физика. Оказалось, что атомы всех известных элементов, то есть весь наш мир, состоит из одних и тех же частиц: электронов протонов и нейтронов. Теперь ученые решили разбить на части протон, эту основную мельчайшую деталь, из которой состоит все вокруг. Для этого построена огромная труба, по которой протоны будут разгоняться до скорости света навстречу друг другу, и всем очень интересно, что будет, когда пучки протонов столкнутся друг с другом.

А что же такое черная дыра? Чтобы понять это, надо вспомнить, что такое гравитация или сила тяжести. Любое тело имеет массу, и поэтому притягивает к себе другие предметы. Это явление называется гравитацией. Эта сила притяжения тем больше, чем больше масса предмета, и чем меньше расстояние между ними.

Для образования черной дыры надо, чтобы предмет имел большую массу и очень маленький размер. При сверхсильных степенях сжатия есть критическое состояние отношения массы тела к его размеру, так называемый гравитационный радиус. То есть, можно сжать любое тело так, что при определенном сжатии, пройдя гравитационный радиус, вместо него появится черная дыра. Основная характеристика черной дыры в том, что на ее поверхности сила гравитации стремится к бесконечности, т.е., все, что попадает на ее поверхность, никогда ее не покинет. Например, у Земли большая масса и сила гравитации, но двигатель обычной космической ракеты позволит нам спокойно навсегда улететь с Земли. Но если Землю сжать до размеров ее гравитационного радиуса, который, кстати, равен всего трем сантиметрам, наша Земля станет черной дырой, и никакая ракета больше никогда с Земли не сможет улететь.

Черные дыры нельзя увидеть и очень трудно изучать, т.к. они поглощают все, что к ним приближается, в том числе и свет. Но по косвенным признакам их существование уже почти доказано. Например, когда астрономы видят, что звезды или планеты вращаются вокруг пустого места, которое по расчетам обладает огромной массой или, например, потоки раскаленного светящегося космического газа по спирали засасываются в невидимую воронку, то это вполне может быть черная дыра.

Теоретически любой предмет, например сковородка, при сильном сжатии может стать черной дырой, только очень маленькой. Так, в адронном коллайдере при столкновении на огромных скоростях не исключена вероятность появления совершенно неведомых для нас явлений, в том числе и микроскопических черных дыр.