Setiap kali kita mendorong batas-batas pengetahuan, ada risiko dan prospek imbalan. Ada banyak risiko: tidak menemukan sesuatu yang baru, melakukan percobaan yang gagal atau tidak berhasil, menyebabkan kerusakan jika terjadi kesalahan. Tetapi imbalannya bisa sangat besar: pengetahuan baru, teknologi baru, dan terobosan untuk semua ilmu pengetahuan manusia.
Satu tempat yang melambangkan semua ini adalah Large Hadron Collider (LHC) di CERN, tempat kami mulai bertabrakan dengan proton pada energi tertinggi yang pernah dicapai dalam akselerator partikel. Beberapa tahun yang lalu, kami memecahkan rekor lama - 2 TeV (teraelectronvolt, atau 1012 eV), yang ditetapkan oleh Laboratorium Fermi - dengan mempercepat partikel hingga 3,5 TeV dan menumbuknya bersama, mencapai 7 TeV energi total. Penemuan ini tidak hanya memungkinkan kami untuk tidak hanya membuat sejumlah besar partikel fundamental yang sulit dipahami (top quark, W- dan Z-boson), tetapi juga untuk menemukan partikel fundamental yang benar-benar baru, partikel terakhir yang belum ditemukan dari Model Standar: Higgs boson.
LHC yang diperbarui memungkinkan kami memperoleh sekitar 13-14 TeV dari total energi. Jika kita beruntung, sejumlah besar tabrakan pada energi ini, dikombinasikan dengan detektor yang luar biasa, akan memungkinkan kita untuk membuat dan menemukan partikel yang belum pernah terlihat sebelumnya di laboratorium ini. Dan, tentu saja, ini membuka seluruh cakupan untuk pernyataan yang luar biasa (dan benar-benar canggung), seperti:
"Ilmuwan di Large Hadron Collider berharap dapat segera menghubungi PARALLEL UNIVERSE."
"The Large Hadron Collider Menantang Teori Big Bang."
"Permainan dengan Semesta dapat menghancurkan kita: lubang hitam yang dibuat di LHC akan menelan kita."
Video promosi:
Dan jika dua yang pertama benar-benar tidak masuk akal, informasi ilmiah yang disampaikan secara salah, pernyataan ketiga menaburkan ketakutan di antara penduduk, memunculkan kepalanya yang buruk setiap kali LHC mulai bekerja.
Dari mana kaki omong kosong ini tumbuh? Mari kita cari tahu.
Ada sejumlah teori yang memprediksi keberadaan dimensi ekstra. Tidak hanya tiga spasial dan satu temporal, yang, seperti kita ketahui, melekat pada ruang-waktu empat dimensi kita, tetapi juga setidaknya satu lagi dimensi spasial di alam semesta kita. Dan meskipun kita tidak dapat mengakses dimensi ini pada energi yang tersedia bagi kita, diyakini bahwa pada skala yang lebih kecil daripada yang kita tangani - dan sesuai dengan energi yang lebih tinggi - dimensi tambahan ini ada.
Dan jika dimensi ekstra ini ada, ada juga kemungkinan teoretis bahwa lubang hitam mikroskopis kecil, mini, dan mikroskopis dapat dibuat!
Jika kita melakukan ini, kita akan mencapai prestasi teknologi dan ilmiah yang luar biasa yang akan selamanya mengubah cara kita berpikir tentang alam semesta. Tetapi ketika Anda mengatakan "lubang hitam", orang-orang langsung (dan tidak sia-sia) membayangkan gambaran bencana tentang sesuatu yang menyedot materi apa pun, melahap proton, neutron, elektron dunia kita dan menghancurkan segalanya dan semua orang.
Tetapi ini tidak mungkin karena tiga alasan. Mari kita cari tahu.
1. Jika miniatur lubang hitam ini ada, maka mereka menghantam bumi selama milyaran tahun, dan bumi masih berputar
Tentu saja, kami belum pernah membuat partikel dengan energi ini di lingkungan laboratorium sebelumnya. Tetapi pada tingkat energi tertinggi - energi lebih dari seratus juta kali (100.000.000) lebih tinggi daripada yang kita gunakan di LHC - partikel-partikel terus bertabrakan dengan Bumi: ini adalah sinar kosmik yang membombardir kita dari semua arah kosmik.
Lubang hitam ini, jika ada, akan membombardir Bumi (dan semua planet) sepanjang sejarah tata surya kita, serta matahari, dan tidak ada yang menunjukkan bahwa ada benda di tata surya yang berubah menjadi hitam. lubang atau dimakan olehnya.
Dan di sini Anda dapat membantah, kata mereka, benda-benda ini bergerak terlalu cepat dan karena itu terbang melintasi Bumi, memakan terlalu sedikit materi untuk tinggal di dalam, dan terbang ke luar angkasa antargalaksi. Dalam hal ini, alasan kedua harus menenangkan Anda.
2. Jika Anda benar-benar membuat miniatur lubang hitam, lubang itu akan hancur karena radiasi Hawking, dan dengan sangat, sangat cepat
Jika ada dimensi tambahan, dapat diasumsikan bahwa mereka mungkin dari jenis tertentu, memungkinkan (sekali lagi, jarang, tetapi tepat) lubang hitam mikroskopis untuk terbentuk. Lubang hitam seperti itu akan memiliki, paling banter, massa yang setara dengan energi tumbukan proton-proton, hingga 13-14 TeV. Menurut rumus E = mc2, ini sama dengan massa 5 x 10-20 gram, dan, kemungkinan besar, lebih kecil lagi.
Tetapi bahkan jika Anda memiliki dimensi ekstra dari skala yang tepat, dan juga tipe yang tepat, dan Anda membuat lubang hitam ini, masalahnya tetap: itu akan menjadi tidak stabil. Berkat hukum mekanika kuantum, lubang hitam ini akan hancur dalam proses radiasi Hawking. Untuk lubang hitam bermassa 5 x 10-20 gram, waktu peluruhan dalam tiga dimensi akan menjadi sekitar 10-83 detik, bahkan sulit untuk menyebut keberadaannya. Agar fisika bisa masuk akal, dibutuhkan setidaknya 10-43 detik atau lebih lama. Diterjemahkan ke dalam massa lubang hitam, ia harus memiliki berat setidaknya 0,00002 gram agar bisa ada.
Dalam empat dimensi, bagaimanapun, terutama jika satu "tambahan" besar, waktu peluruhan akan menjadi 10-23 detik. Tetapi untuk menggagalkan kerusakan yang diharapkan dari miniatur lubang hitam ini, Anda perlu membuang hukum fisika yang terkenal. Dan hukum-hukum ini dibuat dengan sangat baik sehingga tidak ada peluang sedikit pun untuk membantahnya - ini seperti bangun di pagi hari dan melihat matahari terbit di barat.
Tetapi katakanlah ada hukum fisika baru yang belum kita ketahui, dan lubang hitam ini tiba-tiba menjadi stabil. Anda membuat lubang hitam - yang kecil - di tengah bumi, dan tidak hancur. Akankah itu menelan Bumi? Dan jika ya, seberapa cepat? Ini membawa kita ke kondisi ketiga dan terakhir, dan jangan lupa: kita telah dua kali menolak hukum fisika yang diketahui untuk membuat omong kosong ini menjadi mungkin.
3. Anda dapat menghitung seberapa cepat lubang hitam menyerap materi, dan Anda bahkan tidak akan bisa mendekati umur planet kita
Kita terbiasa berpikir bahwa lubang hitam "menyedot" materi, tetapi sebenarnya, mereka hanya dapat berinteraksi dengannya secara gravitasi. Dengan massa 5 x 10-20 gram, gaya gravitasi ini akan menjadi sangat kecil: yang bisa dilakukannya hanyalah melewati pusat bumi berulang kali, menunggu tumbukan dengan partikel elementer. Karena penampang lubang hitam kita sangat kecil dan penampang proton (atau neutron) sangat besar, dapat diasumsikan - untuk menyimpan argumen - bahwa setiap kali lubang hitam bertabrakan, ia akan menyerap proton atau neutron.
Dengan asumsi ia menyerap setiap proton, neutron, atau elektron yang bersentuhan dengannya - dan memperhitungkan gravitasinya untuk mencari tahu apa yang menariknya - ia akan menyerap dengan urutan 66.000 proton dan neutron per detik. Tentu saja, 66.000 proton dan neutron adalah benda-benda kecil dalam hal massa: 1,1 x 10-25 gram. Laju pertumbuhan ini akan konstan sampai lubang hitam cukup besar; Hanya dengan massa satu miliar metrik ton lubang hitam akan tumbuh lebih cepat dengan bertambahnya penampang. Menangkap 66.000 nukleon per detik, menurut Anda berapa lama waktu yang dibutuhkan lubang hitam untuk mendapatkan satu kilogram? Tiga triliun tahun. Selama waktu ini, Matahari akan padam - bahkan Alam Semesta tidak begitu eksis.
Jadi, bahkan jika Anda membuat lubang hitam, dan bahkan jika hukum fisika salah, dan lubang hitam akan hidup selamanya, itu tidak berbahaya. Tidak peduli berapa banyak hukum fisika yang kita buang, revisi, atau ubah, Bumi akan tetap baik-baik saja.
Jadi jangan takut. Kami mencoba menjelajahi dunia dengan cara yang sepenuhnya aman. Kekhawatiran apa pun dapat dihilangkan - cukup beralih ke ilmuwan dan tanyakan. Mereka juga tidak gila.
ILYA KHEL
