Skončíme v černé díře?

Urychlovač LHC v CERNuPo havárii na nově vybudovaném urychlovači LHCCERNu z roku 2008, která neměla povahu jaderného výbuchu, jak se něktěří domnívali, ale byla čistě technického charakteru (exploze chladícího média  – helia – v důsledku přehřátí části supravodivého obvodu) se opět schyluje k srážkovým experimentům. Při té příležitosti je stále častěji v médiích tlumočena obava z údajné možnosti vytvoření černé díry, která vzápětí pohltí celou naši planetu.

Během vysokoenergetické (řádově TeV) srážky těžkých částic (typicky protonů nebo jader olova) mohou být na velmi krátkou dobu vytvořeny natolik extrémní podmínky vysoké lokalizace hmoty a energie, že z principiálního hlediska skutečně není vznik objektu s vlastnostmi černé díry vyloučen. Faktem dokonce je, že se to očekává a jsou za tímto účelem již na LHC navrženy specifické experimenty. Samozřejmě se to takto neodborné veřejnosti běžně neprezentuje, aby nevznikaly zbytečné obavy. Jedna věc totiž je přítomnost černé díry jako takové, druhá je její potenciální nebezpečnost. Zkusím to tedy trochu vysvětlit.

Černá díraJednou z hlavních vlastností černé díry je její schopnost absorbovat vše včetně světla z časoprostorové oblasti vymezené tzv. horizontem událostí. Výjimkou jsou kvantově mechanické procesy v těsné blízkosti horizontu, které umožňují vznik virtuálních párů částic a antičástic. To pak může vést k efektu tzv. vypařování černých děr, které produkuje tzv. Hawkingovo záření (a tudíž ve skutečnosti nejsou černé díry tak docela černé). V důsledku toho má každá černá díra svou konečnou životnost, u kosmických černých děr jde však o prakticky zanedbatelný efekt. Hawkingovo záření je tím intenzivnější, čím menší je hmota díry a tudíž životnost černé díry záleží na její absolutní velikosti. Proto začíná být efekt vypařování významný až u mikroskopických objektů, u nichž jsou dominantní kvantové jevy.

Pokud tedy vznikne během srážkových experimentů v urychlovači miniaturní černá díra, v důsledku Hawkingova vypařování ztratí veškerou svou hmotu v řádu nanosekund. Aby černá díra přežila alespoň tisícinu sekundy, musela by mít hmotnost zhruba jako planetka o průměru 100 metrů (1011 kg). LHC urychlovač uděluje protonům kinetickou energii odpovídající hmotovému ekvivalentu (dle vzorce E=mc2) menšímu než 1 gram. Aby se taková černá díra nevypařila, musela by během svého jepičího života pohltit hmotu řádově nejméně 1011 kg, což nemůže stihnout i kdyby „vymetala“ své okolí rychlostí světla.

Nejsem jaderný fyzik (přestože v CERNu jsem jistou dobu pracoval, takže si to o mě leckdo myslí :), abych byl schopen posoudit případné další scénáře, které mohou proběhnout při vysokoenergetických interakcích částic v urychlovači LHC, a v mnohém nemají dosud jasno ani špičkoví vědci v tomto oboru (například výše uvedený model nepředpokládá vliv dalších faktorů, které by teoreticky mohly prodloužit životnost případných černých děr, např. přítomnost silného magnetického pole). Pokusil jsem se však alespoň vysvětlit že laická představa o uměle vytvořené černé díře, která v mžiku pohltí celou naši planetu (přinejmenším), není založena na reálných základech.

Štítky:

Zanechte komentář

Můžete použít Texy! formátování.