Czarne dziury jak Zderzacz Hadronów. Nowy pomysł naukowców
Badacze z Uniwersytetu Johna Hopkinsa i Uniwersytetu Oksfordzkiego zapowiadają w najnowszych badaniach, że ludzkość może wykorzystać odległe czarne dziury jako akceleratory cząsteczek, uzupełniając m.in. Wielki Zderzacz Hadronów. Miałaby to być odpowiedź na ogromne koszty budowania kolejnych takich konstrukcji na Ziemi.
Akceleratory cząstek to niezwykle potężne i jedyne w swoim rodzaju dzieła człowieka. To jedne z podstawowych narzędzi w badaniu fizyki jądrowej. Wystrzeliwują protony i inne cząstki subatomowe z prędkością bliską prędkości światła, zderzając je ze sobą w celu ujawnienia najbardziej fundamentalnych aspektów materii. Subtelne błyski energii i szczątki z tych zderzeń mogą ujawnić wcześniej nieodkryte cząstki. Chociażby najsławniejszy akcelerator cząstek WIelki Zderzacz Hadronów pozwolił odkryć "boską cząstkę", jaki jest Bozon Higgsa.
Naukowcy z całego świata liczą, że akceleratory cząstek pomogą także w odkryciu potencjalnych kandydatów na elementy ciemnej materii - kluczowego, ale niezwykle tajemniczego składnika wszechświata. Na ten moment żaden z posiadanych przez nas akceleratorów cząstek nie pozwolił na znalezienie tych elementów. Jak jednak wskazują naukowcy z Instytutu Johna Hopkinsa i Uniwersytetu Oksfordzkiego takimi akceleratorami mogą być dla nas...czarne dziury.
Jak czarne dziury mogą się stać akceleratorami cząstek
Czarne dziury obracają się wokół własnej osi jak planety. Przy tym generują znacznie większą energię ze względu na gargantuiczne pole grawitacyjne. Jak wskazują badacze w czasopiśmie Physical Review Letters przydatność czarnej dziury jako akceleratory cząstek zależy od prędkości, z jaką obiekt może zbliżyć się do niej w ruchu przeciwnym do ruchu samej orbity czarnej dziury.
Naukowcy wiedzą, że niektóre szybko wirujące masywne czarne dziury w centrach galaktyk mogą uwalniać ogromne wybuchy energetycznych cząstek. Nowe badanie pokazuje, że to właśnie te zdarzenia mogą potencjalnie generować takie same wyniki, jak superzderzenia wywołane przez człowieka.
Naukowcy wykorzystali symulacje, aby wykazać, że zderzenia z gazem spadającym w kierunku czarnej dziury mogą osiągać ekstremalne energie, przy czym zderzenia te są znacznie bardziej gwałtowne, niż wcześniej sądzono. Chociaż nie są one identyczne do tego, co naukowcy tworzą przy użyciu intensywnych pól magnetycznych do przyspieszania cząstek w okrągłym tunelu wysokoenergetycznego akceleratora cząstek.
- Jeśli supermasywne czarne dziury mogą generować te nowe cząstki w wyniku zderzeń protonów o wysokiej energii, to możemy otrzymać sygnał na Ziemi, jakąś naprawdę wysokoenergetyczną cząstkę szybko przechodzącą przez nasze detektory. Coś z dziwną sygnaturą mogłoby nawet dostarczyć dowodów na istnienie ciemnej materii - wskazał profesor Joseph Silk z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Oksfordzkiego, jeden ze współautorów badań.
Zamiennik kosztownej budowy
Pomysł naukowców z Instytutu Johna Hopkinsa oraz Uniwersytetu Oksfordzkiego opiera się de facto na czekaniu, aż takie cząsteczki trafią do nas na Ziemię. Do ich zaobserwowania mielibyśmy wykorzystać znane już środki np. najmocniejsze teleskopy.
Niemniej nie byłoby to zastąpienie naszych akceleratorów cząstek a ich uzupełnienie. Miałyby przy tym stanowić swego rodzaju tańsze rozwiązanie niż budowa nowych konstrukcji, których tworzenie może zająć 40 lat i pochłonąć aż 30 miliardów dolarów. W perspektywie możliwych cięć wydatków na naukę w zachodnich państwach niestety więc może się okazać, że dla naukowców lepszym rozwiązaniem będzie patrzenie w odległe czarne dziury niż możliwość czekania na zbudowanie potrzebnych narzędzi tu na Ziemi.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 87 tys. obserwujących nasz fanpage - polub GeekWeek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
