Despre gauri negre microscopice

[Adi]

Iata un post ce pare foarte bun, clarifica aspectele despre gaurile negre microscopice ce s-ar putea produce la LHC.

http://backreaction.blogspot.com/2008/04/black-holes-at-lhc-what-can-happen.html

[mm]

Intrebare-Ignotus :
Gaurile negre microscopice sunt niste presupuneri/presupuse ori au fost constatate , dovedite , experimental ? Si daca da , prin metode/masuratori , directe sau indirecte ?

[Adi]

Intrebare-Ignotus :
Gaurile negre microscopice sunt niste presupuneri/presupuse ori au fost constatate , dovedite , experimental ? Si daca da , prin metode/masuratori , directe sau indirecte ?

Sunt niste presupuni teoretice. Daca vor fi observate, va fi un pas mare in intelegerea Universului, caci ar fi primul fenomen cuantic al gravitatie care ar fi obsevat vreodata. Astfel, cele doua mari teorii ale fizicii, cuantica si relativitatea, ar avea in sfarsit ceva in comun si am putea spera ca intr-o zi sa le descriem pe amandoua in o singura teorie, visul de aur al fizicienilor, acela de a descrie Universul in o singura teorie.

[Osmiumbin]

Parerea mea este ca pot exista gauri negre microscopice. Daca la scara mare exista atunci este posibil ca si la scara microscopica sa existe. De exemplu pentru a forma o gaura neagra din Pamant trebuie redus diametrul acestuia pana la 30 metri, pastrand insa masa actuala!
Daca pentru a produce o gaura neagra de dimensiunile unui atom trebuie redus atomul respectiv la...? foarte mic oricum. In fine teoretic mi se par posibile.... dar energia necesara este colosala!
Nu cred ca nici LHC-ul poate crea gauri negre microscopice si chiar daca ar aparea se pot evapora prin radiatia Hawking... so ...dont worry

[Adi]

Exista o sansa foarte mica, dar nenula, ca gauri negre microscopice sa poata fi produse in Natura si sa fie produse si la LHC. Sa vedem, ar fi minunat sa fie produse, caci ar fi primul aspect cuantic al gravitatiei ce ar fi observat.

[Virgil]

Daca se cunoaste densitatea materiei la o gaura neagra, intrucat din cate stiu densitatea este de ordinul de marime al densitatii particulelor elementare, si in urma carui proces se formeaza? Colapsul despre care se vorbeste, presupune o concentrare imensa, iar aceasta presupune distrugerea atomilor, si chiar a nucleelor, numai asa materia poate atinge astfel de densitati. totusi acest fenomen se produce numai sub influienta fortelor gravitationale. Pot aceste forte sa invinga fortele nucleare? In primul rand in procesul de colapsare se produce comprimarea atomilor pana la captarea electronilor de catre protoni, deci ar ramane niste nuclee "degenerate"  formate numai din neutroni, in continuare neutronii, trebuie sa se "dizolve" in masa gaurii negre. In momentul acesta viteza neutronilor la impact devine zero, viteza la care masa lor, care este relativista, devine si ea zero, eliberand cuanta de energie, cuanta ce este absorbita de gaura neagra, astfel gaura neagra nu creste in masa, ci creste in energie. Cum masa unui corp depinde de viteza de deplasare
 ar trebui ca viteza gaurii sa creasca pentru ai creste masa relativista, pentru ca masa obtinuta prin colapsare se transforma in energie. Dar gaura neagra absoarbe materia pe toata suprafata ei, deci impulsul mediu creat de materia absorbita este nul, adica viteza gaurii ramane constanta, iar masa relativista la fel. Atunci, care este  procesul cresterii masei gaurilor negre?

[Adi]

Daca se cunoaste densitatea materiei la o gaura neagra, intrucat din cate stiu densitatea este de ordinul de marime al densitatii particulelor elementare, si in urma carui proces se formeaza? Colapsul despre care se vorbeste, presupune o concentrare imensa, iar aceasta presupune distrugerea atomilor, si chiar a nucleelor, numai asa materia poate atinge astfel de densitati. totusi acest fenomen se produce numai sub influienta fortelor gravitationale. Pot aceste forte sa invinga fortele nucleare? In primul rand in procesul de colapsare se produce comprimarea atomilor pana la captarea electronilor de catre protoni, deci ar ramane niste nuclee "degenerate"  formate numai din neutroni, in continuare neutronii, trebuie sa se "dizolve" in masa gaurii negre. In momentul acesta viteza neutronilor la impact devine zero, viteza la care masa lor, care este relativista, devine si ea zero, eliberand cuanta de energie, cuanta ce este absorbita de gaura neagra, astfel gaura neagra nu creste in masa, ci creste in energie. Cum masa unui corp depinde de viteza de deplasare
 ar trebui ca viteza gaurii sa creasca pentru ai creste masa relativista, pentru ca masa obtinuta prin colapsare se transforma in energie. Dar gaura neagra absoarbe materia pe toata suprafata ei, deci impulsul mediu creat de materia absorbita este nul, adica viteza gaurii ramane constanta, iar masa relativista la fel. Atunci, care este  procesul cresterii masei gaurilor negre?

Trebuie facuta distinctia intre gaurile negre cosmice si cele microscopice. Cele cosmice se formeaza prin aglomerarea de masa (in special prin colapsarea stelelor atunci cand li se termina combustibilul nuclear). Dar nu asa se formeaza gaurile microscopice. Acestea nu se formeaza prin colapsarea atomilor. Ci s-ar forma prin creatie de masa din energie din coliziunile de particule. Astfel, acestea nu distrug materia, ci sunt create ca si materie noua. In plus, acestea nu mai cresc, ci dispar automat si aproape instaneu, eliberand energia si asa mica ce o aveau. Atentie, e vorba de energie mica, mai mica decat cea a coliziunii a doua libelule in zbor (insa densitatea de energie este mare, caci aceasta masa (energie) mica este concentrata in un volum foarte mic.

[Virgil]

Cum deosebesti o gaura neagra microscopica de o noua particula necunoscuta?

[Adi]

Cum deosebesti o gaura neagra microscopica de o noua particula necunoscuta?

Foarte buna intrebare. Se deoebeste dupa modul in care se dezintegreaza, adica urmele pe care o lasa una si alta in detector. In general, o particula se dezintegreaza in alte cateva particule astfel incat practic vezi niste linii sau niste jeturi in detector de genul acesta.

http://www.fnal.gov/pub/now/live_events/cotview.html

Pe de alta parte,  o gaura neagra s-ar dezintegra in particule (fotoni, dar nu numai) in toate directiile, omogen, fara spatii intre ele. Deci ai vedea chestii din alea rosii si albastre peste tot din jur imprejur. Nimic nu ar produce asa ceva, doar o gaura neagra. Neexistand deci background, cand vor vedea asta, vor sti ca au vazut o gaura neagra microscopica si ca s-a dezintegrat. Teoria lui Hawking ar fi atunci confirmata si el ar lua imediat premiul Nobel.

[Virgil]

Multumesc pentru lamuriri.

[Adi]

Cu placere, Virgil.

[Adi]

Nu s-a mai scris pe acest topic din 2008, de cand a fost pus in functiune pentru prima data acceleratorul LHC de la Geneva, despre care se spune ca ar putea produce gauri negre microscopice si despre care unii se temeau ca ar putea absorbi materia din jurul lor si astfel sa devoreze intregul Pamant si sa produca o Apocalipsa. Intai si intai, Pamantul inca exista. Ori au fost produse gauri negre la LHC si nu au avut efect negativ asupra noastra, ori nu s-au produs. Teoreticienii estimeaza ca exista o sansa foarte foarte mica ca acestea sa fie produse la LHC, iar aceasta doar daca exista teorii care sa permita existenta unor dimensiuni suplimentare ale spatiului. Dar daca cumva sunt produse la LHC, inseamna ca sunt produse prin acelasi mecanism zilnic in atmosfera Pamantului in numar mare. Si cum Pamantul inca exista, inseamna ca ori gaurile negre microscopice se dezintegreaza inainte sa absoarba alti atomi in jurul lor. In orice caz, noi suntem in siguranta.

In afara de LHC, teoreticienii cred ca teoria actuala prezice ca imediat dupa Big Bang au fost produse multe gauri microscopice, dar ca ele s-au dezintegrat intre timp. Dar poate ca unele inca exista si atunci de ce nu le vedem radiatia de dezintegrare? Am putea-o deosebi de radiatia ce e oricum in Univers?

Acum a aparut un articol stiintific care studiaza ce s-ar intampla daca ar exista o gaura neagra, daca ar fi stabila (sau oricum, daca o studiem inainte sa se evapore) si un atom ar fi pus langa gaura neagra microscopica. Concluzia lor e ca atomii ar orbita in jurul gaurii negre, dar nu ar cadea in gaura neagra, tot asa cum planetele orbiteaza in jurul Soarelui, dar nu cad pe Soare.

Articolul original poate fi citit gratuit aici: http://arxiv.org/abs/1105.0265

Am aflat de el de pe National Geographic, iar de articolul acela am aflat de pe un articol chiar pe acest site, la Scientia.ro, scris de Gabriela Costache. Felicitari, Gabriela, si la mai multe. Nu uita sa promovezi articolul si pe forum apoi. Sunt unii oameni care intra doar pe forum, nu si pe site. Au nevoie atunci de o invitatie speciala, adica de mentionare pe forum. Plus pe forum lumea poate discuta mai mult, pune intrebari si afla lucruri noi.

[morpheus]

Apropos de subiectul in discutie si de articolul Gabrielei, a aparut o intrebare la Q&A care suna interesant, desi recunosc ca nu am habar daca cele scrise acolo de autor au sens ori nu. Cred ca Adi ar putea sa ne lamureasca oferind o explicatie pe intelesul tuturor. Intrebarea suna cam asa: "Cum se explica prin intermediul mecanismului Higgs masa gaurilor negre microscopice?"

[Adi]

Mi-am facut cont pe site si am raspuns la intrebare acolo si pun si aici.

Salut, mecanismul Higgs nu explica de ce gaurile negre microscopice, daca ar exista, ar avea masa de repaus diferita de zero. Mecanismul Higgs explica masa pentru particule elementare, iar gaurile negre microscopice nu sunt particule elementare. Daca am observa o gaura neagra microscpica la acceleratorul LHC, atunci nu am detecta bosonul Higgs, dar ar fi o descoperire inca si mai importanta, anuma prima legatura experimentala intre teoria cuantica si teoria relativitatii generalizate, care acum se bat cap in cap pentru lumea mica, subatomica. Adica gaurile negre microscopice ar fi primele obiecte fizice la care s-ar aplica in acelasi timp atat teoria cuantica cat si teoria relativititatii generalizate. Apoi, studiind in detaliu proprietatile experimentale ale gaurilor negre microscopice, aceste informatii vor fi cruciale pentru teoreticieni sa construiasca o teorie care sa unifice teoria cuantica si teoria relativitatii generalizate. Momentan exista doua teorii mari in competetie pentru aceasta sarcina, teoria corzilor si teoria gravitatiei cuantice, insa nici una nu a rezolvat definitiv problema. Sper ca raspunsul acesta te ajuta.

[Scientia]

Bine ai venit si pe Q&A, Adi.

Sper ca acest raspuns sa fie doar primul dintr-o serie foarte lunga.

Sunt o multime de intrebari din fizica si nu numai si care inca asteapta un raspuns. Sper ca intr-o zi sa facem cumva sa le aducem si in atentia forumistilor, poate isi vor primi in cele din urma mult asteptatele raspunsuri...