|
Черные дыры можно использовать как суперколлайдеры
|
|
|
|
Поскольку сокращение федерального финансирования влияет на десятилетия исследований, ученые могут обратиться к черным дырам в качестве более дешевой, естественной альтернативы дорогостоящим установкам для поиска темной материи и подобных неуловимых частиц, которые содержат ключи к глубочайшим тайнам Вселенной, говорится в новом исследовании сверхмассивных черных дыр, проведенном в Университете Джона Хопкинса.
|
|
|
|
Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, могут помочь компенсировать многомиллиардные расходы и десятилетия строительства, необходимые для таких исследовательских комплексов, как европейский Большой адронный коллайдер, крупнейший в мире ускоритель частиц с самой высокой энергией.
|
|
|
|
"Одна из самых больших надежд на коллайдеры элементарных частиц, такие как Большой Адронный коллайдер, заключается в том, что они будут генерировать частицы темной материи, но мы пока не видели никаких доказательств", - сказал соавтор исследования Джозеф Силк, профессор астрофизики из Университетов Джона Хопкинса и Оксфорда, Великобритания.
|
|
|
|
|
|
|
"Вот почему ведутся дискуссии о создании гораздо более мощной версии, суперколлайдера следующего поколения. Но поскольку мы инвестируем 30 миллиардов долларов и ждем 40 лет, чтобы построить этот суперколлайдер, природа может дать представление о будущем сверхмассивных черных дыр".
|
|
|
|
Коллайдеры элементарных частиц сталкивают протоны и другие субатомные частицы друг с другом почти со скоростью света, обнажая самые фундаментальные аспекты материи. Слабые энергетические вспышки и обломки, образовавшиеся в результате столкновения, могут выявить ранее не обнаруженные частицы, в том числе потенциальных кандидатов в темную материю, важнейший, но призрачный компонент Вселенной, который ученым еще предстоит обнаружить.
|
|
|
|
Такие объекты, как Большой адронный коллайдер, кольцевой туннель протяженностью 17 миль, также помогли преобразовать Интернет, терапию рака и высокопроизводительные вычисления.
|
|
|
|
Черная дыра может вращаться вокруг своей оси подобно планете, но с гораздо большей силой из-за своего интенсивного гравитационного поля.
|
|
|
|
Ученые все чаще обнаруживают, что некоторые быстро вращающиеся массивные черные дыры в центрах галактик испускают огромные выбросы плазмы, вероятно, из-за струй, питаемых энергией от их вращения и окружающих аккреционных дисков. Новое исследование показывает, что именно эти события потенциально могут привести к тем же результатам, что и созданные человеком суперколлайдеры.
|
|
|
|
"Если сверхмассивные черные дыры могут генерировать эти частицы в результате столкновений протонов с высокой энергией, то мы могли бы получить сигнал на Землю, какую-нибудь действительно высокоэнергетическую частицу, быстро проходящую через наши детекторы", - сказал Силк, который также является исследователем Института астрофизики в Париже и Оксфордского университета.
|
|
|
|
"Это стало бы доказательством существования нового коллайдера элементарных частиц внутри самых загадочных объектов во Вселенной, позволяющего достигать энергий, которые были бы недостижимы ни в одном земном ускорителе. Мы бы увидели что-то со странной сигнатурой, которая, возможно, свидетельствует о наличии темной материи, что является немного большим прорывом, но это возможно".
|
|
|
|
Новое исследование показывает, что стремительные "газовые потоки" вблизи черной дыры могут извлекать энергию из ее вращения, становясь гораздо более интенсивными, чем предполагали ученые. Вблизи быстро вращающейся черной дыры эти частицы могут хаотично сталкиваться. Хотя этот процесс и не идентичен, он похож на столкновения, которые ученые создают, используя интенсивные магнитные поля для ускорения частиц в круглом туннеле коллайдера высокоэнергетических частиц.
|
|
|
|
"Некоторые частицы в результате этих столкновений попадают в жерло черной дыры и исчезают навсегда. Но из-за их энергии и импульса некоторые частицы также выходят наружу, и именно те, которые выходят, ускоряются до беспрецедентно высоких энергий", - сказал Силк.
|
|
|
|
"Мы выяснили, насколько энергичными могут быть эти пучки частиц: такими же мощными, как у суперколлайдера, или даже больше. Очень трудно сказать, каков предел, но они определенно соответствуют энергии новейшего суперколлайдера, который мы планируем построить, так что они определенно могли бы дать нам дополнительные результаты".
|
|
|
|
По словам Силка, для обнаружения таких высокоэнергетических частиц ученые могли бы использовать обсерватории, которые уже отслеживают вспышки сверхновых, извержения массивных черных дыр и другие космические события. К ним относятся такие детекторы, как нейтринная обсерватория IceCube на Южном полюсе или нейтринный телескоп Kilometer Cube, который недавно обнаружил самое энергичное нейтрино, когда-либо зарегистрированное на дне Средиземного моря.
|
|
|
|
"Разница между суперколлайдером и черной дырой в том, что черные дыры находятся далеко", - сказал Силк. "Но, тем не менее, эти частицы доберутся до нас".
|
|
|
|
Источник
|
