Ar Didžiausias Pasaulio Supercollider Uždės Juodąją Skylę? (Op-Ed)

{h1}

Kaip ir „dc comics“ „flash“ scenos, gandai vis dar sklinda apie dalelių greitintuvus, sukeliančius žemės katastrofas, tačiau yra konkrečių priežasčių, kodėl tikrosios visatos fizikai nepraranda miego.

Don Lincoln yra vyriausiasis mokslininkas JAV Energetikos departamento „Fermilab“ - didžiausioje JAV „Large Hadron Collider“ tyrimų įstaigoje. Jis taip pat rašo apie mokslą visuomenei, įskaitant jo neseniai išleistą „Didįjį hadronų susidūrėją: nepaprastą Higso Bosono istoriją ir kitus dalykus, kurie užpūs jūsų mintis“ (Johns Hopkins University Press, 2014). Galite sekti juo „Facebook“. Čia nuomonės yra jo paties. Linkolnas pateikė šį straipsnį „WordsSideKick.com“ ekspertų balsams: „Op-Ed & Insights“.

Pažangiausi mokslai yra nežinomybės tyrinėjimas; intelektualus žingsnis į žmogaus pažinimo ribas. Tokie tyrimai kelia didelį jaudulį tiems, kurie aistringai supranta mus supantį pasaulį, tačiau kai kurie baiminasi nežinomybės ir domisi, ar naujas ir galingas mokslas, ir įrenginiai, kuriuose jis tiriamas, gali būti pavojingi. Kai kurie netgi eina klausti, ar vienas ambicingiausių žmonijos tyrimų projektų netgi galėtų kelti egzistencinę grėsmę pačiai Žemei. Taigi užduokime šį klausimą dabar ir pašalinkime jį iš kelio.

Ar supercollider gali baigtis gyvenimu Žemėje? Ne zinoma ne.

Tačiau tai tikrai nėra kvailas klausimas žmonėms, kurie apie tai gerai nepagalvojo. Pagaliau didžiausias ir galingiausias pasaulyje dalelių greitintuvas „Large Hadron Collider“ (LHC) yra tyrinėjimo priemonė, skirta nustumti nežinomybės sienas. Ne taip neprotinga klausti, kaip jūs žinote, kad kažkas nėra pavojinga, jei niekada to nepadarėte anksčiau. Taigi, kaip aš galiu pasakyti tokiu pasitikėjimu, kad LHC yra visiškai saugus?

Na, trumpas atsakymas yra tas, kad kosminiai spinduliai iš kosmoso nuolatos skleidžia Žemę energijomis, kurios žemina LHC energiją. Atsižvelgiant į tai, kad Žemė vis dar yra čia, pavojaus negali būti, taigi ir pagrindimas yra pagrįstas.

Ir tai gali būti galutinė istorija, tačiau pasaka yra daug turtingesnė, nei tas trumpas (bet labai tikslus) atsakymas priverstų patikėti. Taigi įsigilinkime į tai, kas kai kuriuos įtaria keliančius pavojų, ir panagrinėkime gana išsamų taško ir kontrapunkto aprašymą, pateikiant tvirtą ir patenkinamą atsakymą į klausimą.

Ar LHC gali sukurti žemės žudiko juodąją skylę?

Skeptikai pasiūlė, kad LHC sukels daugybę galimų pavojų, pradedant nuo miglotos nežinios baimės ir keistai specifinėmis.

Dažniausiai minima mintis, kad LHC gali padaryti juodąją skylę. Liaudies literatūroje juodosios skylės skverbiasi į visatos pabaisas, gąsdindamas viską aplinkui. Atsižvelgiant į tokį vaizdą, žmonėms nėra nepagrįsta pasidomėti, ar LHC sukurta juodoji skylė gali pasiekti ir sunaikinti akceleratorių, laboratoriją, Šveicariją, Europą ir galiausiai Žemę. Tai būtų baisus scenarijus, jei jis būtų patikimas, bet taip nėra.

Tai, kas iš karto išplaukia, yra silpnesnės (bet vis tiek įtikinamos) priežastys, kodėl tokia galimybė yra gerai, ir neįmanoma, o kitame skyriuje pamatysite ketaus ir auksu padengtas priežastis atmesti šį ir visus kitus galimus Žemės pabaigos scenarijus..

Pirmas klausimas, ar net LHC gali būti sukurta juodoji skylė. Deja, žiūrint į visus mokslinius įrodymus ir naudojantis mūsų šiuolaikiškiausiu visatos dėsnių supratimu, LHC negali padaryti juodosios skylės. Gravitacija yra tiesiog per silpna, kad tai įvyktų.

Kai kurie skeptikai protestuoja, kad vienas sunkumų silpnumo paaiškinimas yra tai, kad egzistuoja mažyčiai papildomi kosmoso matmenys. Remiantis ta teorija, gravitacija yra tikrai stipri ir tiesiog atrodo silpna, nes gravitacija gali „nutekėti“ į papildomus matmenis. Kai tik pradėsime tikrinti tuos mažus matmenis, stiprus sunkis galbūt sudarys juodąją skylę. Deja, dėl juodųjų skylių mėgėjų niekas nerado įrodymų, kad egzistuoja papildomų matmenų, o jei jų nėra, LHC negali padaryti juodųjų skylių.

Taigi visa to konkretaus galimo pavojaus idėja yra pagrįsta tolimu smūgiu. Vis dėlto, net ir tuo mažai tikėtinu atveju, kad papildomi matmenys yra tikri ir gali būti sukurta juodoji skylė, yra rimta priežastis nesijaudinti dėl žemę žalojančių juodųjų skylių.

Skydas nuo šio hipotetinio pavojaus yra Hawkingo radiacija. Steveno Hawkingo pasiūlyta 1974 m. Hawkingo radiacija iš esmės yra juodosios skylės išgarinimas, kurią sukelia sąveika su šalia skylės susidariusiomis dalelėmis. Nors juodosios skylės sugers aplinkinę medžiagą ir augs, atskira juodoji skylė lėtai praras masę.

Šis mechanizmas yra kvantinis mechaninis, apimantis poras dalelių, esančių šalia skylės paviršiaus. Viena dalelė pateks į skylę, bet kita ištrūks ir nuneš energiją. Kadangi pagal Einšteino bendrosios reliatyvumo teoriją energija ir masė yra vienodi, šis procesas labai lėtai mažina juodosios skylės masę. Nors viena dalelė patenka į skylę, praradus kitą, skylė lėtai išgaruoja. Tai sudėtinga. Daugelis žmonių apie juodąją skylę galvoja kaip apie masę centre, tačiau iš tikrųjų tai yra ir masė centre, ir energija, kaupiama gravitaciniame lauke. Dalelės, priartėjusios prie centro, juda tik juodojoje skylėje, o dalelės, kurios juda, visiškai pašalina juodąją skylę. Tiek judančios dalelės masė, tiek energija, kurią ji nešioja, prarandami juodojoje skylėje, sumažindami visos juodųjų skylių sistemos energiją.

Skylės išgarinimo greitis yra stipri skylės dydžio funkcija. Didelė juodoji skylė praranda energiją labai lėtai, tačiau maža išgaruos akimirksniu. Tiesą sakant, bet kokia juodoji skylė, kurią LHC galėtų padaryti pagal bet kokią galimą teoriją, išnyks, kol ji galės priartėti prie bet kokio kito dalyko, kad galėtų pasisotinti.

Dalelių susidūrimo modeliavimas didžiausio pasaulyje dalelių greitintuvo „Large Hadron Collider“ viduje netoli Ženevos, Šveicarijoje. Kai du protonai susiduria mašinos viduje, jie sukuria energetinį sprogimą, kuris sukelia naujas ir egzotiškas daleles.

Dalelių susidūrimo modeliavimas didžiausio pasaulyje dalelių greitintuvo „Large Hadron Collider“ viduje netoli Ženevos, Šveicarijoje. Kai du protonai susiduria mašinos viduje, jie sukuria energetinį sprogimą, kuris sukelia naujas ir egzotiškas daleles.

Kreditas: CERN

Keistos keistuolės

Kitas siūlomas pavojus yra dalykas, vadinamas keistuoliu. Keista yra hipotetinė subatominė dalelė, sudaryta iš maždaug vienodo skaičiaus aukštyn, žemyn ir keistais kvarkais.

Turėkite omenyje, kad nėra jokių įrodymų, kad keistuoliai yra kas kita, nei idėja, gimusi vaisingoje teorinio fiziko vaizduotėje. Tačiau jei tokių egzistuoja, tvirtinama, kad keistas daiktas iš esmės yra katalizatorius. Jei tai paveiks įprastą dalyką, jis paliestas dalykas taip pat taps keistu. Vadovaujantis idėja iki logiškos išvados, jei Žemėje būtų sukurta keista figūra, visa planeta sugriūtų į materijos rutulį, pagamintą iš keistuolių... tarsi Žemės pavertimas egzotine neutroninės žvaigždės versija. Iš esmės keista gali būti laikoma subatominiu zombiu; tas, kuris viską, kas liečia, paverčia kolega keistu zombiu.

Tačiau nėra įrodymų, kad keistuoliai yra tikri, todėl to gali pakakti, kad kai kurie žmonės nesijaudintų. Tačiau vis tiek tiesa, kad LHC yra atradimų mašina ir galbūt tai iš tikrųjų galėtų sudaryti keistą... gerai, jei jie iš tikrųjų egzistuoja. Galų gale, keistai nebuvo galutinai atmesta galimybė, ir kai kurios teorijos jiems palankūs. Tačiau ankstesnis dalelių greitintuvas, vadinamas Relativistic Heavy Ion Collider, ėjo jų ieškoti ir išėjo tuščias.

Tai tik dvi idėjos, kaip supercollider gali kelti grėsmę, ir jų yra daugiau. Galėtume išvardyti visus galimus pavojus, tačiau reikia atsiminti kai ką daugiau nerimo: Kadangi mes nežinome, kas atsitinka, kai pradedame mokytis to, kai energija yra įmanoma tik LHC (tai yra, žinoma, akseleratoriaus pastatymo taškas), galbūt nutiks kažkas tokio, kas niekada nebuvo prognozuota. Ir, atsižvelgiant į mūsų nežinojimą, galbūt tas netikėtas reiškinys gali būti pavojingas.

Ir būtent paskutinis nerimas galėjo taip sujaudinti LHC kūrėjus. Kai nežinai to, ko nežinai, tu… gerai… tu nežinai. Į tokį klausimą reikia galingo ir galutinio atsakymo. Ir štai...

Kodėl LHC yra visiškai saugus

Atsižvelgiant į tiriamąjį LHC tyrimų programos pobūdį, reikia akivaizdžios priežasties, parodančios, kad įrenginys yra saugus, net jei niekas nežino, su kuo LHC gali susidurti.

Juodosios skylės yra keistos sritys, kuriose gravitacija yra pakankamai stipri, kad būtų galima sulenkti šviesą, deformuoti erdvę ir iškraipyti laiką.

Juodosios skylės yra keistos sritys, kuriose gravitacija yra pakankamai stipri, kad būtų galima sulenkti šviesą, deformuoti erdvę ir iškraipyti laiką.

Kreditas: Karl Tate / Space.com

Laimei, mes turime įtikinamiausią atsakymą iš visų: Gamta jau nuo Visatos pradžios vykdo nesuskaičiuojamų LHC eksperimentų ekvivalentą - ir vis dar tai daro kiekvieną dieną Žemėje.

Kosmosas yra žiauri vieta, kai žvaigždės kas sekundę išmeta tiesiog tonų medžiagos - ir tai yra pats blogiausias reiškinys. Atsiranda supernovos, sprogstančios žvaigždžių daiktus visame kosmose. Neutronų žvaigždės gali naudoti intensyvius magnetinius laukus, norėdami pagreitinti daleles iš vienos Visatos pusės į kitą. Orbituojančių juodųjų skylių poros gali susijungti, sukrėsdamos patį erdvės audinį.

Visi šie reiškiniai, kaip ir daugelis kitų, sukelia subatominių dalelių plitimą erdvėje. Tos dalelės, daugiausia sudarytos iš protonų, keliauja per visą Visatos ilgį, sustodamos tik tada, kai jų kelyje pasitaiko nepatogi materijos dalis.

Ir retkarčiais tas nepatogus materijos truputis yra Žemė. Šias tarpgalaktines kulkas, daugiausia aukštos energijos protonus, mes vadiname „kosminiais spinduliais“. Kosminiai spinduliai neša įvairiausias energijas, nuo beveik nereikšmingų iki energijų, kurios visiškai neryškina LHC.

Norėdami suteikti masto pojūtį, LHC susiduria su dalelėmis kartu su 13 trilijonų (arba tera) energijos elektronų voltų (TeV). Didžiausias kada nors užfiksuotas energinis kosminis spindulys buvo neišmatuojama 300 000 000 TeV energijos.

Dabar šios nuostabios energijos kosminiai spinduliai yra labai reti. Dažniau pasitaikančių kosminių spindulių energija yra daug mažesnė. Bet čia yra esmė: Vieno LHC spindulio energijos kosminiai spinduliai Žemę palietė maždaug pusę kvadrilijonų kartų per sekundę. Nereikia susidurti.

Atminkite, kad kosminiai spinduliai dažniausiai yra protonai. Taip yra todėl, kad beveik visa Visatoje esanti medžiaga yra vandenilis, kurį sudaro vienas protonas ir vienas elektronas. Patekę į Žemės atmosferą, jie susiduria su azotu ar deguonimi ar kitais atomais, kuriuos sudaro protonai ir neutronai. Atitinkamai, į Žemę trenkiantys kosminiai spinduliai yra tik du protonai, slystantys kartu - būtent tai vyksta LHC viduje. Du protonai slysta kartu.

Taigi kosminių spindulių užtvara iš kosmoso darė LHC tyrimų ekvivalentą nuo pat Žemės pradžios - mes tiesiog neturėjome prabangos, kad galėjome žiūrėti.

Dabar reikia būti atsargiems. Nesunku mesti skaičius šiek tiek glostant. Nors LHC energijomis atmosferą veikia daugybė kosminių spindulių, situacijos tarp to, kas vyksta LHC viduje, ir to, kas vyksta su kosminiais spinduliais visur Žemėje, yra šiek tiek skirtingos.

Kosminiuose spinduliuose susiduriama su greitai judančiais protonais, kurie smogia nejudančiaisiais, o LHC susiduria su dviem greitai judančių protonų pluoštais, smogiančiais į galvą. Susidūrimai prieš galvą yra žiauresni; taigi, norint teisingai palyginti, turime atsižvelgti į kosminius spindulius, kurių energija yra daug didesnė, konkrečiai apie 100 000 kartų didesnė už LHC energiją.

Kosminiai tos energijos spinduliai yra retesni nei žemesnės energijos, bet vis tiek 500 000 000 jų kasmet smogia Žemės atmosferai.

Kai prisimeni, kad Žemė yra 4,5 milijardo metų, supranti, kad nuo tada, kai Žemė susiformavo, Žemė patyrė maždaug 2 milijardų milijardų kosminių spindulių susidūrimus su LHC ekvivalento energijomis (ar aukštesnėmis) atmosferoje. Norėdami įvykti tiek daug susidūrimų, mums reikėjo LHC nuolat eksploatuoti 70 metų. Atsižvelgiant į tai, kad mes vis dar esame čia, galime daryti išvadą, kad esame saugūs.

Bet kad būčiau visiškai tikras...

Kosminės spinduliuotės argumentas yra fantastiškas, nes jis nepriklauso nuo galimo LHC pavojaus, įskaitant tuos, kurių dar neįsivaizdavome. Tačiau yra spraga, galinti sumažinti argumento tvirtumą. Kadangi kosminiai spinduliai susiduria tarp greitai judančio ir nejudančio protono, „pavojinga“ dalelė (kokia ji gali būti) susidaro dideliu greičiu ir gali iššauti iš Žemės, kol laikas ją sugadinti. (Panašiai kaip biliardo metu, kai lazdos rutulys atsitrenkia į kitą rutulį. Po smūgio bent vienas, o dažnai ir abu, skrenda.) Priešingai, LHC sijos smogia į galvą ir daro nejudamus objektus. (Pagalvokite apie du identiškus automobilius, kurių greitis sutampa su galvomis.) Galbūt jie prilips prie žemės paviršiaus ir sunaikins skerdynę.

Tačiau yra ir atsakymo į tai. Aš pasirinkau Žemę, nes ji yra arti ir mums brangi, tačiau Žemė nėra vienintelis dalykas, kurį palietė kosminiai spinduliai. Saulė taip pat nukentės; ir kai kosminis spindulys teka į saulę, jis gali pagaminti „labai pavojingą“ produktą, kuriame daug energijos, tačiau tada jis turi patekti pro daug didesnį medžiagos kiekį. Ir tai neatsižvelgia į tai, kad saulė yra daug didesnis nei Žemė, todėl ji patiria daug daugiau aukštos energijos susidūrimų nei mūsų planeta.

Be to, mes galime išplėsti kosminių taikinių skaičių, įtraukdami neutronines žvaigždes, kurios susideda iš tokios tankios materijos, kad bet koks potencialiai pavojingas dalykas, kurį mes galime laikyti, nustos miręs neutroninėje žvaigždėje iškart po jo pagaminimo. Ir vis dėlto saulė ir neutroninės žvaigždės, kurias mes matome visatoje, vis dar yra. Jie neišnyko.

Sauga užtikrinta!

Taigi šis argumentas yra esmė. Kai paklausite, ar LHC yra saugus, turite suprasti, kad Visata jau atliko eksperimentus už mus.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Kosminiai spinduliai energiją, smarkiai viršijančią LHC, žeidžia Žemę, saulę, kitas žvaigždes ir daugybę visatos gyventojų. Tai vyksta visą laiką. Jei būtų koks nors pavojus, pamatytume, kad kai kurie iš šių objektų dingsta prieš mūsų akis. Ir vis dėlto mes to nedarome. Taigi galime daryti išvadą, kad ir kas nutinka LHC, jis tiksliai, tiksliai, neginčijamai sukelia, nulis pavojus. Ir jūs negalite pamiršti esminio dalyko, kad šis argumentas tinka visiems įsivaizduojamiems pavojams, įskaitant tuos, kurių dar niekas neįsivaizdavo.

Taigi, kas tada nustatė neabejotiną LHC saugumą? Na, mes visiškai tikimės, kad mes daryti padarykite juodąsias skylutes LHC - kaip paaiškinta, jos būtų mažos ir nekerptų planetos. Jei pamatysime mažas juodąsias skyles, išsiaiškinsime, kodėl gravitacija atrodo tokia silpna. Tikriausiai įsitikinsime, kad egzistuoja papildomi kosmoso matmenys. Būsime daug arčiau visko teorijos, teorijos, kuri yra tokia įtikinama, paprasta ir glausta, kad jos lygtį galime užrašyti ant marškinėlių.

Nors dabar esame tikri, kad LHC yra visiškai saugus, visiškai teisinga, kad saugos klausimas buvo svarbus mokslininkams. Tiesą sakant, visas pratimas buvo patenkintas, nes buvo naudojami geriausi moksliniai principai, kad būtų padaryta galutinė išvada, kad visi sutinka, yra teisinga. Taigi dabar galime nugrimzti į savo nežinomybės ribas ir tik vis labiau jaudindamiesi dėl atradimo perspektyvos atitraukime mus.

Sekite visas „Expert Voices“ problemas ir diskusijas - ir tapkite diskusijos dalimi „Facebook“, „Twitter“ ir „Google+“. Išreikštos autoriaus nuomonės ir nebūtinai atspindinčios leidėjo nuomones. Ši straipsnio versija iš pradžių buvo paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com