Чи можуть чорні діри знищити всесвіт?

Відео: Всесвіт Чорні діри HD (Всесвіт без Кордонів)

Відео: Найкращі смертоносні зірки у Всесвіті. Гамма промені можуть знищити життя на Землі.

ЧИ МОЖУТЬ Чорні дірки ЗНИЩИТИ ВСЕСВІТ?

Один із сюрпризів, які виявив Великий адронний коллайдер, полягає в тому, що бозон Хіггса виявився трохи важчим, ніж очікувалося, і це несе певні наслідки для структури нашого вакууму. Вакуум наповнює поле Хіггса, воно дає часткам їх масу, а заповнений Хігсом вакуум, як вважається, повинен бути стабільним мінімумом потенціалу Хіггса. Якщо Хіггс буде значно важче, як показують сучасні дані, у потенціалу буде інший мінімум на енергіях, які нижче справжнього вакууму. Значить, вакуум, який нас оточує, це «помилковий вакуум» і він метастабілен, не ідеальний. Наш помилковий вакуум в кінцевому рахунку розпадеться на більш низьке енергетичний стан «істинного вакууму», і цей процес буде супроводжуватися викидом енергії, яка розірве всі пов`язані на сьогодні частинки матерії.

У списку подій, які заслуговують назви «кінець світу», «вакуумний розпад» йде відразу після «великого стиснення».

Вимірявши масу Хіггса і інші параметри, що визначають потенціал, можна підрахувати, скільки часу знадобиться нашому вакууму для розпаду. Помилковий вакуум розпадається з локального тунелювання в істинний вакуум, потім створює міхур, який швидко розширюється і наповнює весь Всесвіт. Коли симетрія Хіггса була порушена вперше, сталося щось схоже, що, можливо, призвело до домінування матерії над антиматерією у Всесвіті.

У нашій нинішній Всесвіту час, який необхідний, щоб відбулося туннелирование, залежить від висоти потенційної стіни між істинним і хибним вакуумом, в якому ми зараз знаходимося. Оцінки показують, що з того, що ми знаємо про час цього розпаду, воно повинно бути на кілька порядків більше віку нашого Всесвіту. І навіть так, якщо вакуум в кінці кінців розпадеться, це трапиться після того, як зірки спалять все паливо і життя у Всесвіті стане неможливою. Причин для хвилювання в принципі немає.

Або все-таки є?

В одній з останніх робіт минулого тижня під назвою «Вакуумна метастабільній чорних дір», група вчених з Великобританії і Канади відзначила, що оцінка швидкості розпаду вакууму не бере до уваги, що гравітаційні поля можуть служити насінням-зародками вакуумного розпаду і таким чином значно збільшувати нестабільність існуючого вакууму. У своїй роботі Бурда, Грегорі і Мосс розрахували ймовірність того, що помилковий вакуум тунелює в істинний вакуум, і прийшли до висновків, що вона набагато вище в присутності чорних дір, ніж у їх відсутності. Використовуючи ряд наборів параметрів потенціалу Хіггса, зіставні з існуючими даними, вони оцінили час розпаду як грубо порівнянне з часом розпаду чорної діри за допомогою випромінювання Хокінга.

Ймовірний процес тунелювання, який може статися поряд з чорною дірою, залежить від маси чорної діри. Великі чорні діри мають малу кривизну на горизонті, тому ймовірність тунелювання мала, а температура Хокінга низька. Оскільки чорна діра втрачає масу в процесі випаровування, температура зростає, а разом з нею і ймовірність тунелювання. При великій масі найбільш імовірним станом, при якому тунелює помилковий вакуум, буде справжній вакуум з чорною дірою, у якій залишилося мало маси всередині. Якщо маса буде досить малою, швидше за все, в процесі тунелювання просто виникне міхур істинного вакууму. У будь-якому випадку істинний ваккум почне стрімко зростати.

Це говорить про те, що там, де швидкість розпаду вакууму більше темпу випромінювання Хокінга, вакуум може стати нестабільним поблизу краю чорної діри - і розширитися всередину надзвичайно швидко - коли чорна діра близька до повного випаровування.

Скільки часу знадобиться чорній дірі, щоб випаруватися і стати досить малою, щоб запустити вакуумний розпад? Це залежить від початкової маси чорної діри. Чим більше чорна діра, тим більше потрібно часу. Всі чорні діри, які ми спостерігали - чорні діри з масою сонця і надмасивні чорні діри - настільки важкі, що в даний час взагалі не випаровуються - їх температура нижче температури космічного мікрохвильового фону. Вони не втрачають масу, а ростуть.

Проте було припущення, що малі чорні діри могли утворитися в дуже юною Всесвіту з великих коливань щільності. Ці чорні діри називають «первинними» чорними дірами, і вони можуть мати будь-який масою сьогодні. Якщо вони існують, деякі вже випарувалися або випаровуються зараз. Сигнатури цих чорних дір намагалися знайти, але поки не знайшли, хоча є думка, що короткоперіодічние гамма-сплески можуть виходити від таких подій.

Якщо розрахунки нового документа вірні, ми можемо зробити висновок, що в нашому Всесвіті просто не було чорних дір, які випарувалися повністю, оскільки в такому випадку нас би більше не було. Оскільки розподіл первинних мас чорних дір невідомо, проте деякі з них можуть бути поруч у фінальній стадії випаровування, віщуючи кінець світу, яким ми його знаємо.

Звучить жахливо, і це правда. Але є й інші аргументи.

По-перше, первинні чорні діри, строго кажучи, не особливо високо цінуються серед космологів. Причина в тому, що важко знайти модель, згідно з якою їх можна було б зробити, чи не зробивши багато. Для того щоб утворити їх, Всесвіт повинна була народитися з флуктуацией щільності на 68% щільніше середнього, в той час як первинні флуктуації, які ми спостерігаємо, на 0,003% щільніше середнього. Що ще більш важливо, параметри потенціалу Хіггса, які входять в швидкість розпаду вакууму, засновані на припущенні, що Стандартна модель являє собою повну теорію аж до масштабів, на яких стає актуальною квантова гравітація. Але це вкрай сумнівно. Більш того, багато хто вважає, що це зовсім не так.

Ах да, і як щодо крихітних чорних дір на БАК, які повинні були з`їсти нашу планету в 2008 році? Немає абсолютно ніяких ознак того, що ВАК справив хоча б одну таку, і сама ця ідея здається вельми сумнівною, хоча виключати її теж не варто. Чи можуть ці чорні діри почати вакуумний розпад?

На основі поточних розрахунків Бурди і його колег такий висновок зробити не можна. Не тільки тому що ці чорні діри ВАК будуть з більшою розмірністю, а й сам вакуум повинен бути з більшою розмірністю, а значить і теорія буде відрізнятися. Здається неймовірним, що мікроскопічні чорні діри, навіть якщо і будуть проведені на ВАК, можуть бути шкідливими, з цілком зрозумілих причин: БАК працює в енергетичному режимі, при якому астрофізичні зіткнення відбуваються постійно. Вони не породжували подій, які були б безпрецедентними в історії Всесвіту. Якщо теорію Бурди розкрити, вона швидше за виключить можливість створення чорних дір на БАК з його енергіями.

Робота вчених має потенціал для розвитку в дуже плідною зв`язку між космологією, астрофізикою і експериментами на колайдері, які ми проводимо на Землі.