Sort hulmasse skal kvantificeres, siger fysikere

Efter at have fokuseret i mange år på de gigantiske sorte huller, der dannes, når stjerner kollapser, og de supermassive sorte huller i centrum af galakser, er fysikere for nylig begyndt at studere mikroskopiske sorte huller med små masser.

En grund til at tænke på disse objekter er, at de kan være blevet dannet under Big Bang og stadig kan gennemsyre universet i dag. Eksistensen af ​​såkaldte primordiale sorte huller er en mulig forklaring på universets manglende masse.

En anden grund til, at fysikere er interesserede i mikrosorte huller, er, at nogle teoretikere forudsiger, at Large Hadron Collider vil producere dem.

Så arbejdet af Gia Dvali og venner ved Ludwig-Maximilians-Universitatet i München, Tyskland, vil være af stor interesse. Disse fyre siger, at hvis der dannes sorte huller på denne lille kvanteskala, så skal deres masser kvantiseres.

Deres begrundelse er enkel. Hvis sort huls masse ikke kvantiseres, kan massen tage i det væsentlige en hvilken som helst værdi. Og hvis det var tilfældet, ville produktionshastigheden af ​​mikrosorte huller være uendelig: de kunne dannes ved enhver kollision, ved enhver energi.

Da det tydeligvis ikke er tilfældet, skal masserne af mikrosorte huller kvantiseres.

Det rejser umiddelbart en række vigtige spørgsmål, ikke mindst hvad der styrer kvantiseringen af ​​sorte hul. Dvali og co argumenterer med rimelighed for, at sorte huller skal kvantiseres i enheder af den grundlæggende Planck-længde. Men præcis hvordan dette ville påvirke måden, de springer ind og ud af eksistensen på, er ikke klart.

Dvali og co foreslår, at mikrosorte huller først ville dukke op i deres laveste kvantetilstand ved LHC i form af en form for kvanteresonans, hvad partikelfysikere kalder en pukkel i deres data. Dette ville i starten være svært at skelne fra en almindelig partikel, men eksperimenter med højere energi burde også afsløre sorte huller i højere tilstande.

I øjeblikket er der ingen måde at finde ud af, præcis hvilken energi vi skal forvente at se dem. For at afdække den præcise form af kvantiseringsreglen for laveste sorte hul-resonanser, har vi brug for mere eksperimentelt input, siger Dvali og co. Temmelig!

Spørgsmålet om denne form for sort hulproduktion på LHC rejser naturligvis endnu en gang det vanskelige spørgsmål om, hvorvidt de sikkerhedsgarantier, vi har fået om disse eksperimenter, er gyldige.

Vi har set på argumenterne før. Et vigtigt spørgsmål er, om den nyeste teoretiske fysik er op til opgaven med at lave en troværdig forudsigelse om, at LHC er sikker.

Dagens papir gør det klart, at vores forståelse af mikro-sorte huls fysik er under hastig forandring. Så det ville være helt rimeligt at spørge, på hvilket grundlag fysikere er i stand til at give sikkerhed.

(Lad os et øjeblik lægge spørgsmålet til side om, hvorvidt partikelfysikere er i nogen position til at foretage sikkerhedsvurderinger i første omgang, i betragtning af at de har mest at vinde ved at udføre disse eksperimenter.)

Dette er en debat, som partikelfysikere mærkeligt nok er tilbageholdende med at engagere sig i, efter at have ignoreret de fleste spørgsmålstegn om sikkerhed.

Så det er en god mulighed for at rejse spørgsmålet igen. Læn dig tilbage og nyd fyrværkeriet (eller puslespil over den øredøvende stilhed)!

Ref: arxiv.org/abs/1106.5894 : Sorthulsmasser er kvantificeret

skjule