Tagi


Archiwa


Zaprzyjaźnione


/ 16

Artykuły

Czarne dziury w laboratorium

31st Lip '13

Wyobraźcie sobie reakcję przeciętnej osoby, zapytanej o opinie na temat ewentualnego wytwarzania czarnych dziur w ośrodku CERN. Zakładając, że taka osoba ma jako takie pojęcie na temat tego czym jest czarna dziura, raczej trudno oczekiwać aprobaty. Czy rzeczywiście powinniśmy się obawiać?

Każdej osobie zain­te­re­so­wanej kosmosem, czarne dziury będą się koja­rzyły przede wszystkim ze śmiercią gwiazd. I jest to sko­ja­rzenie jak naj­bar­dziej słuszne. Czarne dziury powstają w sposób natu­ralny, będąc końcowym efektem ewolucji naj­więk­szych gwiazd, posia­da­ją­cych masę przy­najm­niej kilku Słońc.

Gdy taki olbrzym umiera, procesy ter­mo­ją­drowe bijące z jego serca prze­stają rów­no­ważyć ścisk z zewnątrz i gra­wi­tacja zwycięża. Nie­wy­obra­żalna ilość materii, w sposób natu­ralny, zostaje ści­śnięta na obszarze tak małym, że poja­wiają się efekty z jakimi nie mamy do czy­nienia na Ziemi. Natura naj­de­li­kat­niej obchodzi się z gwiaz­dami lekkimi, których zgnia­tanie powinno zostać zaha­mo­wane przez siły dzia­ła­jące między elek­tro­nami – w ten sposób powstaje biały karzeł. Gwiazdy półtora razy masyw­niejsze od Słońca również sobie jakoś radzą – opór gra­wi­ta­cyj­nemu ciśnieniu stawiają neutrony, rodząc gwiazdę neu­tro­nową.

Tacy badacze jak Schwarz­schild, Chan­dra­se­khar czy Oppen­he­imer, już przed II wojną światową zdawali sobie sprawę z tego, że równania Ein­steina dopusz­czają moż­li­wość ist­nienia obiektów, dla których nie ma ratunku. Gra­wi­tacja gwiazd wie­lo­krotnie więk­szych od Słońca jest na tyle duża, że żadna siła, ani żadne prawo przyrody nie będzie w stanie zatrzymać jej dzia­łania. Fizycy mówią o prze­kro­czeniu granicy Schwarz­schilda – ciało próbuje się kurczyć bez umiaru, zapaść do punktu o nie­skoń­czenie wielkiej gęstości.

Tylko gwiazdy?

Pierwsi teo­re­tycy czarnych dziur skupiali się głównie na gwiaz­dach i nie ma w tym nic dziwnego. Tylko życiu gwiazd, i to tych naj­więk­szych, towa­rzyszą procesy umoż­li­wia­jące natu­ralne zejście poniżej pro­mienia Schwarz­schilda. Ale czy, choćby na papierze, nie możemy założyć powstania czarnej dziury w wyniku zapad­nięcia innego ciała? To istotne, bo naukowcy pragnący roz­po­cząć „pro­dukcję” dziur, raczej nie będą dys­po­nować pod­ręcz­nymi gwiaz­dami.

Teo­re­tycznie nie ma tu żadnych prze­ciw­wskazań. Zasad­niczo każdy obiekt może ulec zapad­nięciu w samym sobie, jeżeli tylko prze­kroczy punkt kry­tyczny, a ten jest ściśle związany z masą – im mniejsza masa tym bardziej musimy zmiaż­dżyć ciało. W takim razie, czy nie­wielka w kosmicznej skali Ziemia może prze­kształcić się w czarną dziurę? Oczy­wi­ście – wystar­czy­łoby ścisnąć naszą planetę do roz­miarów piłeczki golfowej. A nie­sym­pa­tyczny sąsiad? Powinno się udać, jeżeli tylko znaj­dziemy sposób na zgnie­cenie całej materii jego ciała do rozmiaru jądra ato­mo­wego lub mniej­szej. Kłopot polega jedynie na tym, że oddzia­ły­wanie gra­wi­ta­cyjne małych obiektów nie zaini­cjuje spon­ta­nicz­nego zapa­dania i konieczna byłaby pomoc z zewnątrz. 
Takiej pomocy, naukowcy chcą udzielać poje­dyn­czym cząstkom, dając początek bardzo, bardzo malutkim czarnym dziurom. Fizycy ciągle mają nadzieje, iż takie eks­pe­ry­menty dojdą do skutku w Wielkim Zder­zaczu Hadronów, po osią­gnięciu przezeń mocy 14 TeV. Tak roz­pę­dzone protony zde­rzy­łyby się na tyle mocno aby zbliżyć się na odle­głość mniejszą niż promień Schwarz­schilda. Nie­którzy naukowcy pra­cu­jący w CERN, utrzy­mują że mikro­dziury mogły już powstać, ale… detek­tory nie zdążyły ich zare­je­strować!

Dziura wyparuje

Przyj­mijmy jednak, że LHC na razie żadnej czarnej dziury nie wytwo­rzyło i powróćmy do pier­wot­nego pytania. Czy jest się czego obawiać?

W latach 70. młody Stephen Hawking zadziwił świat wysu­wając teorię paro­wania i powol­nego zani­kania czarnych dziur. Bry­tyj­czyk oparł swoje twier­dzenie na fakcie wystę­po­wania w prze­strzeni fluk­tu­acji kwan­to­wych. Nawet w naj­czyst­szej próżni, samo­istnie powstają pary cząstka-anty­cząstka, które bły­ska­wicznie ulegają ani­hi­lacji nie pozo­sta­wiając po sobie śladu. Może się jednak zdarzyć, że para cząstek wir­tu­al­nych powstanie na granicy hory­zontu zdarzeń – zewnętrznej sfery czarnej dziury. Hawking założył, że gdy jedna z nich zostanie natych­miast wcią­gnięta to druga odfrunie w prze­strzeń, już jako rze­czy­wista cząstka i do ani­hi­lacji nie dojdzie. Jed­no­cze­śnie, umy­ka­jące znad hory­zontu cząstki pobie­rają z czarnej dziury energię przy­czy­niając się do jej kur­czenia. Właśnie ten efekt znamy obecnie pod nazwą pro­mie­nio­wania Hawkinga. 

Dla nas istotne jest to, że im mniejsza dziura tym gorzej „znosi” paro­wanie. Zwykła czarna dziura, powstała w wyniku śmierci gwiazdy, będzie topnieć znacznie dłużej niż istnieje obecny wszech­świat, i to przy zało­żeniu, że nie posili się nową materią. Oznacza to tyle, że nawet po wypa­leniu wszyst­kich ogniw energii w kosmosie, jeszcze przez długie biliony lat prze­strzeń będzie wypeł­niać blade pro­mie­nio­wanie Hawkinga.
hawking radiationIm mniejsza czarna dziura, tym mocniej paruje. Gdyby czarna dziura posia­dała masę rzędu kilku tysięcy ton – a to bardzo niewiele dla takiego obiektu – nad hory­zontem zdarzeń można by odno­tować tem­pe­ra­turę miliardów stopni, a sam obiekt znik­nąłby w mgnieniu oka. Uczeni prze­ko­nują, że mikro­sko­pijna dziura możliwa do stwo­rzenia w akce­le­ra­torze, powinna wypa­rować w trudnym do wyobra­żenia czasie jednej kwa­dry­liar­dowej części sekundy. Stąd też wynika ogromny trud uchwy­cenia ewen­tu­alnej mikro­dziury przez detek­tory. Z drugiej jednak strony, część fizyków twierdzi, iż taki obiekt wypa­ro­wałby przy tem­pe­ra­turze rzędu sep­ty­lionów stopni – a coś takiego trudno prze­oczyć, nawet w skali sub­a­to­mowej.

Przepis na koniec świata

Śro­do­wisko naukowe z pełnym zaufa­niem przyj­muje teorię Hawkinga i poza rzadkimi wyjąt­kami, z nie­cier­pli­wo­ścią wycze­kuje pierw­szych badań nad mikro­dziu­rami. Niskie ciśnienie panujące wewnątrz tunelu LHC ma zapewnić brak materii, która mogłaby zasilić ewen­tu­alną dziurę. A nawet gdyby potworek zerwał się z magne­tycz­nego łańcucha, zgodnie z obli­cze­niami nie zdążyłby niczego wciągnąć. Pra­cu­jący w CERN Steve Giddings i Miche­an­gelo Mangano, wzięli również pod uwagę sce­na­riusz, w którym mikro­dziura nie uległaby roz­pa­dowi. Według nich obiekt – pro­por­cjo­nalnie do swojego rozmiaru – pobie­rałby materię z oto­czenia bardzo powoli, a spusz­czony ze „smyczy” niczym neutrino mógłby po prostu prze­le­cieć bez szwanku przez całą planetę i spo­kojnie pod­ry­fować w prze­strzeń kosmiczną.

Entu­zjaści pod­pie­rają się również hipotezą natu­ral­nego powsta­wania mikro­dziur w ziem­skiej atmos­ferze. Teoria zakłada, że cząstki pro­mie­nio­wania kosmicz­nego z ogromną energią zderzają się z materią powie­trza co od czasu do czasu, owocuje naro­dzi­nami maleń­kiej czarnej dziury. Oczy­wi­ście takiej, która niemal natych­miast znika. Jeżeli do takiego zda­rzenia doszło chociaż raz, a Ziemia nadal ma się dobrze, to badania pro­wa­dzone w LHC tym bardziej w niczym nam nie zagra­żają, jeśli zaś mikro­dziury nie powstały nigdy w sposób natu­ralny – to praw­do­po­dobnie nam sztucznie tym bardziej nie uda się ich wypro­du­kować. W obu przy­pad­kach, nie ma się czego obawiać.

Jeśli to kogoś przekona, powstała nawet strona inter­ne­towa w krótki sposób odpo­wia­da­jąca na pytanie: Has the Large Hadron Collider destroyed the world yet?
Literatura uzupełniająca
L. Randall, Pukając do Nieba Bram. Jak fizyka pomaga zrozumieć wszechświat, Warszawa 2013;
S. Hawking, Teoria wszystkiego, czyli krótka historia wszechświata, Poznań 2004;
I. Nowikow, Czarne Dziury i Wszechświat, Warszawa 1995;
A. Szozda, Mamy małe czarne dziurki, [online: http://www.polskieradio.pl/23/266/Artykul/187879,Mamy-male-czarne-dziurki].
podpis-czarny

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.

  • http://www.blogger.com/profile/11677277361773570515 Piotr Gładysz

    Mimo, że myślę racjo­nalnie, to jakaś cząstka mnie obawia się, że jednak coś pójdzie nie tak. Ale wiadomo, że cie­ka­wość nie zna granic i wiele bym dał za zna­le­zienie się wśród tych naukowców, którzy będą badać te mikro­dziury. Zasta­nawia mnie tylko, czego można się z takich badań dowie­dzieć?

    P.S. Jeżeli autor nie ma nic prze­ciwko, chciałbym zaprosić na mojego bloga:
    fizykadlakazdego.blogspot.com

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • http://www.blogger.com/profile/10794809137083463607 Sergi

    „Fizycy mówią o prze­kro­czeniu granicy Schwarz­schilda” – A nie granicy Chan­dra­se­khara? Czy to dwa różne pojęcia?

    Co do paro­wania czarnych dziur – Czy nie jest czasem tak, że równie często co anty­cząstki, do czarnych dziur dostaje się zwykła materia? Praw­do­po­do­bieńswo jest przecież takie same (Czy nie jest? I z czego to wynika?). A wtedy efekt byłby rów­no­wa­żony i żadne paro­wanie by nie zacho­dziło.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11677277361773570515 Piotr Gładysz

      Granica Chan­dra­se­khara mówi o mak­sy­malnej masie białego karła, czyli pozo­sta­łości po dosyć masywnej gwieź­dzie. Powyżej tej masy otrzy­mu­jemy wybuch i gwiazdę neu­tro­nową.
      Nato­miast promień Schwarz­schilda to mini­malny promień sfery w jaką trzeba „upchnąć” kon­kretną masę, aby otrzymać czarną dziurę.

      Co do paro­wania czarnych dziur, w powyż­szym opisie chodzi o to, że cząstka która pozo­staje poza czarną dziurą niejako pobiera od niej energię i odlatuje (energia ~ masa). Jest to niestety tylko niejakie przy­bli­żenie, uła­twia­jące zro­zu­mienie, a sam problem jest znacznie bardziej skom­pli­ko­wany.

      Jeżeli coś powie­działem nie tak, proszę mnie poprawić, nie jestem eks­pertem.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    Dobra, wiem że to zabrzmi jak zabrzmi, ale muszę to opo­wie­dzieć. Błagam nie potrak­tujcie mnie jako „inter­ne­to­wego wariata” piszą­cego o Bogu, polityce i kosmi­tach XD.

    Mam wspo­mnienie z dzie­ciń­stwa, które nie wiem czy jest snem (w końcu dziecko może chyba(?) zapa­miętać sen jako realne wspo­mnienie), innego rodzaju fał­szywym wspo­mnie­niem, czy może jakimś cho­lernie rzadkim zja­wi­skiem fizycznym…
    Inte­re­suje mnie więc czy istnieje jakie­kol­wiek racjo­nalne, naukowe wyja­śnienie dla tego co opiszę poniżej. Opiszę to więc naj­do­kład­niej jak pamiętam. 

    Ze wcze­snego dzie­ciń­stwa (poniżej ośmiu lat) nie mam wielu „wyraź­nych” wspo­mnień. Wśród nich jest jedno dla którego od dawna szukam wyja­śnienia. Jako, że po latach sko­ja­rzyło mi się, że może to mnieć związek z „bardzo maleńką czarną dziurą” (czy czym­kol­wiek takim), stąd…

    No ale… wspo­mnienie.
    Mam jakieś może siedem lat. Idę z kuzynem wzdłuż brzegu jeziora, po kostki/łydki w wodzie, on rok młodszy idzie jakieś z dziesięć, dwa­dzie­ścia metrów przede mną (dalej za nami, ale dość sporo dalej, idą oczy­wi­ście mama z babcią). Jezioro, głębokie dość znacznie mam po lewej stronie, po prawej jest las i bardzo gęste trzciny.
    Idziemy już dość długo, taki dłuższy spacer, jesteśmy dalej od plaży w ustronnym i cichym leśnym zakątku.
    Nagle słyszę szelest, szum. Brzmi jak… roz­chla­py­wana woda, ale dość cicho. Dochodzi od strony trzcin. Odwracam się w tamtym kierunku i potem wszystko dzieje się bardzo szybko… sekundy? Ciężko powie­dzieć…
    Od strony trzcin, pomiędzy mną a kuzynem prze­biega pionowy strumień wody. Gdy jest przy trzci­nach jest wysoki, sięgałby mi (w tamtym wieku) jakoś do ramion, potem jego czubek się zniża, ku powierzchni. Wygląda jakby coś na jego czubku „wsysało” wodę, a potem roz­chla­py­wało ją z drugiej strony (taki punkt co jed­no­cze­śnie wsysa a z drugiej strony wypluwa, nie wiem jak to opisać), albo, jakby ta wsysana woda roz­chla­py­wała się na czymś na czubku, bo cała nie może być wessana na raz… ciężko powie­dzieć, jest cho­lernie szybkie. Tak jakby odwró­cony wir w powie­trzu. Jeżeli widzie­li­ście wir w wannie, pod wodą, to przy­po­mina taki „warkocz” wsysanej wody. To było war­ko­czem wody nad wodą. A na czubku miało jakby hmm… palemkę roz­chla­py­wanej wody? To było cho­lernie dawno, zazna­czam, więc pamiętam jak przez mgłę, ale pie­lę­gnuje to wspo­mnienie, starając się nie zapo­mnieć.
    Nigdy nie widziałam czegoś takiego, więc stanęłam jak wryta, wle­piając się w to. Chyba wołałam coś do kuzyna, by się zatrzymał i odwrócił.
    To coś „prze­biegło” między nim a mną, cały czas jakby się… obra­cając? Woda się obracała, jakby wsysana do tego.
    Jego punkt na górze zniżał swój „lot”, aż gdzieś na głę­bo­kiej wodzie po lewej zniżył go zupełnie i wpadł pod wodę. Powstał – już całkiem normalny – wir. Po nie­długim czasie (obra­cając się coraz wolniej i wolniej, będąc coraz mniej hm „zapadłym wirem” XD, jakby ktoś zatkał korek) zniknął.
    Kuzyn zauważył już sam „roz­wie­wa­jący się” wir. 

    Od tamtego czasu myślałam, że tak po prostu tworzą się wiry i potem w szkole, jako dziecko, jak zapy­tałam kogoś o to, to byłam zdzi­wiona że tak nie jest. 

    Do dziś nie daje mi to spokoju. 

    Zazna­czam, że inne wspo­mnienia z dzie­ciń­stwa mam w 100% normalne, acz­kol­wiek zakładam, że to może być jakiś sen, czy cokol­wiek…

    Brzmi jednak… nad wyraz jak na dziecko zwy­czajnie. Żadnych wróżek, smoków, jed­no­rożców, kosmitów ;).

    Właśnie ta zwy­czaj­ność zasta­nawia. Czy takie coś mogło by się, tak zupełnie teo­re­tycznie, wydarzyć? A jeżeli tak, to jakie zjawisko fizyczne mogłoby to spo­wo­dować?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/17443465129484666492 Kuba Grom

      Czasem gdy wir powie­trza typu dust devil zapędzi się nad wodę, może dawać taki efekt.
      Porównaj z:
      https://www.youtube.com/watch?v=qwMdjzezn-s

      https://www.youtube.com/watch?v=_0uugP3pxOs

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/16960383320130692433 Fran­ci­szek N.

      Ja kiedyś też coś podob­nego widziałem, ale z piaskiem. Takie małe piaskowe tornado 😀

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    Ja widziałem ama­torski filmik nakrę­cony podczas two­rzenia się kręgów w zbożu.Były to wiry świetlne robiące w ciągu ułamku sekundy te piękne wzoryCo to było –fizycy nie wiedzą-dlatego twierdzą że to misty­fi­kacja

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/04842367139356695435 Hubert Michalak

      Może gdyby fizykom również dane by było obejrzeć ten „ama­torski filmik” to zmie­ni­liby na ten temat zdanie?

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    A mnie sie wydaje ze g…no wiedza o powsta­waniu czarnych dziur, nigdzie ludzie nie ladowali poza ksie­zycem! predkosc jaka osiagaja ludzie w prze­strzeni kosmicznej jest komiczna a nie kosmiczna. Nie znaja zadnych planet, bzdury o laziku ktory przez kilka lat prze­je­dzie kilka kilo­me­trow.. to sredniej wiel­kosci park, ludzie. Sto lat jeszcze zanim bedziemy swiadomi pred­kosci, ktorymi powinny sie poruszac pojazdy kosmieczne, ksztalty i „paliwa” ktore nie sa plynne! A tym­czasem mozemy sobie poczytac o takich fiki miki jak CZE>RN ktore za wszelka cene proboje stwo­erzyc maszyne do skakania w prze­szlosc.. to oczy­wiste, poniewaz rzadza pie­niadza jest naj­wieksza. Fizyka jest taka dzie­dzina ktora bedzie zawsze odkry­wana a jej postepo bedzie wpro­st­pro­por­cjo­nalny do postepu czlo­wieka. Dopiero jak ludzie beda mieli liczona pamiec i inte­li­gencje w Tera­Baj­tach a nie w IQ, dopiero wtedy, tworca Ziemii zacznie inge­rowac w zycie tu utwo­rzone, kim­kol­wiek jest.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    Jak chodzi o pro­mie­nio­wanie Hawkinga, to cho­lernie przykry jest fakt, iż ów nauko­wiec potwier­dził jego hipotezę, gdy… próbował ją obalić. Kto inny to wymyślił i przed­stawił argu­menty za, a śmie­tankę spija Stephen Hawking za swój brak racji, nazwanie zjawiska na jego cześć to jak nagroda pocie­szenia za pokorne przy­znanie się do błędu.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Barzel

      A to mnie zacie­ka­wiło. Czyżby Hawking niczym Higgs zgarnął dla siebie wszystkie laury wysłu­gując się innymi?
      Jeśli możesz przybliż coś więcej.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    Witam,
    mam kilka pytań dot. powyż­szego artykułu. Jestem amatorem który swoją wiedzę na tematy oko­ło­kwan­towe czerpie z popu­lar­no­nau­ko­wych publi­kacji więc niektóre mogą wydać się głupie, jednak proszę o wyja­śnienie w przy­stępny sposób:

    1. W innym artykule który czytałem tu na blogu „paro­wanie” czarnych dziur było opisane jako pochwy­cenie cząstki anty­ma­terii z pary która pojawia się spon­ta­nicznie na skutek fluk­tu­acji kwan­to­wych. Zro­zu­miałem to tak, że ta pochwy­cona anty­ma­teria ani­hi­luje z materią wewnątrz czarnej dziury zmniej­szając jej masę a druga cząstka z pary leci w kosmos i to jest to co nazywamy pro­mie­nio­wa­niem Hawkinga. Nie rozumiem tylko z czego wynika zało­żenie że zostanie pochwy­cona akurat cząstka anty­ma­terii? Przecież praw­do­po­do­bień­stwo tego, że dziura złapie cząstkę materii powinno być takie samo jak tego że złapie anty­ma­terię a wtedy efekt paro­wania powinien być rów­no­wa­żony poprzez pasienie się na cząst­kach materii.

    2. To już pytanie dot. tego artykułu. Dlaczego „Im mniejsza czarna dziura, tym mocniej paruje”? Powierzchnia hory­zontu zdarzeń dużej dziury jest wprze­cież iększa niż małej więc logiczny wydaje mi się wniosek że proces paro­wania powinien zacho­dzić szybciej na dużej powierzchni (więcej fluk­tu­acji na granicy hory­zontu w danej jed­no­stce czasu) niż na małej.

    3. Dlaczego parująca mała dziura wytwarza wyższą tem­pe­ra­turę niż parująca mała dziura?

    4. Ten fragment: „spusz­czony ze smyczy niczym neutrino mógłby po prostu prze­le­cieć bez szwanku przez całą planetę i spo­kojnie pod­ry­fować w prze­strzeń kosmiczną”. Przecież neutrina prak­tycznie nie oddzia­łują gra­wi­ta­cyjnie a czarna dziura bardzo mocno. Powinna więc raczej na skutek oddzia­ły­wania Ziemi pod­ry­fować w stronę centrum gra­wi­ta­cyj­nego naszej planety a nie odlecieć w prze­strzeń kosmiczną?

    Dzięki z góry za odpo­wiedzi,
    Tomek

    PS: Będę wdzięczny również za linki do mate­riałów które pomagają zro­zu­mieć 🙂

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      1. Przede wszystkim nazy­wanie drobin materii cząst­kami lub anty­cząst­kami to tylko nasza kon­wencja; obie grupy są tak samo peł­no­praw­nymi obiek­tami fizycz­nymi. Przy pro­mie­nio­waniu Hawkinga nie tyle chodzi o wcią­gnięcie za horyzont zdarzeń koniecznie pozytonu czy anty­kwarku, co po prostu jednej z cząstek wir­tu­al­nych. O ile się nie mylę, równie dobrze schwy­tany może zostać przy­kła­dowy elektron a urze­czy­wistnić się pozyton. Ważne żeby bilans energii się zrów­no­ważył, a więc aby czarna dziura „zapła­ciła” za pokarm utratą masy.

      2 i 3. Właśnie – powierzchni. My cały czas mówimy o tym, co dzieje się na samym skraju dziury, a przecież pod nią znajduje się mniejsze lub większe, „schła­dza­jące” cielsko. Zasta­na­wiam się również jakie zna­czenie ma tu sama prędkość paro­wania dziury. Gdy obiekt jest duży, zasysa na tyle materii z oto­czenia, że wszelkie ubytki uzu­pełnia z olbrzymią nawiązką. Mały stworek, równie szybko albo nawet szybciej będzie wypro­mie­nio­wywać masę niż ewen­tu­alnie coś wciągnie. Powszechnie uważa się, że w ostatnim momencie swego żywota czarna dziura wręcz eks­plo­duje. Ale muszę przyznać, że nie pamiętam żadnej popu­larnej publi­kacji, która by tłu­ma­czyła dokładnie ten proces.

      4. Neutrino prak­tycznie nie oddzia­łuje gra­wi­ta­cyjnie, bo jego masa ledwie wykracza poza zero (do niedawna sądzono, że w ogóle nie posiada masy). Z mikro­dziurą może być podobnie. Przecież jeśli zderzymy dwie cząstki ele­men­tarne, to i powstała czarna dziura będzie zawod­ni­kiem wagi super­piór­kowej =). Gra­wi­tacja to naj­słabsze z oddzia­ływań pod­sta­wo­wych i w przy­padku tak małych obiektów jak poje­dyncze atomy, cząstki czy mikro­dziury, odgrywa trze­cio­rzędną rolę.

      Jeśli jesteś zain­te­re­so­wany czarnymi dziurami, to chciałbym Cię od razu prze­strzec: http://www.kwantowo.pl/2014/02/hawking-powiedzia-czarnych-dziur-nie-ma.html Obecnie astro­fi­zyka znajduje się na zakręcie i być może wszystkie publi­kacje, które teraz prze­czy­tasz, niedługo będą nadawały się jedynie na papier toa­le­towy. Sam dopiero czekam na nowe infor­macje i książki, dzięki którym uak­tu­alnię swoją wiedzę.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Sta­ni­sław Mił­kowski

      Ad 2. Twoje pytanie skłoniło mnie do prze­my­śleń i wydaje mi się, że znam odpo­wiedź. Wir­tu­alne cząstki w silnym polu (w tym przy­padku gra­wi­ta­cyjnym) stają się realnymi dzięki energii tego pola. Biorą więc sobie energię potrzebną do zaist­nienia z pola, zmniej­szając jego energię. Dlatego mniejsza energia pola = mniejsza masa CD = paro­wanie CD. Czyli proces paro­wania napędza bez­po­średnio i wprost pro­por­cjo­nalnie masa czarnej dziury. Masa ta jest pro­por­cjo­nalna do pro­mienia CD, czyli dziura 2 razy lżejsza ma dwa razy mniejszy promień. Jednak ze wzoru na powierzchnię kuli P = 4pi * r^2 wynika, że powierzchnia CD maleje wraz z kwa­dratem jej pro­mienia. Czyli dziura o dwa razy mniej­szej masie, będącej źródłem energii ma cztery razy mniejszą powierzchnię, emi­tu­jącą pro­mie­nio­wanie Hawkinga. Większa czarna dziura, suma­rycznie emituje więcej pro­mie­nio­wania, ale jej powierzchnia „świeci” mniej inten­sywnie od powierzchni dziury małej. Ana­lo­gicznie dioda, o dużo mniej­szej mocy potrafi bardziej oślepić, niż większa od niej świe­tlówka. Taka dziura traci więcej masy na sekundę, ale mniej masy w pro­porcji do tego ile „waży” jako całość, porów­nując ją z dziurą małą.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Pingback: 7 wielkich fobii trapiących ludzkość |()

  • Sta­ni­sław Mił­kowski

    Temat jest na tyle ciekawy, że posta­no­wiłem popełnić dłuższą notkę (może ktoś prze­czyta po latach, tak jak ja prze­czy­tałem ten
    artykuł).

    1. Dlaczego czarna dziura mogłaby powstać w LHC? W tym wypadku nie chodzi o skon­cen­tro­wanie na małym obszarze wystar­cza­jącej ilości materii, tylko o skon­cen­tro­wanie masy pocho­dzącej wprost od energii (zde­rzenia cząstek), a energia jak wiemy też ma masę, zgodnie z naj­słyn­niej­szym wzorem E=mc^2. Dla CD o pro­mieniu Schwarz­schilda równym połowie długości Plancka (czyli o średnicy Plancka) energia taka musia­łaby mieć w przy­bli­żeniu wartość równą 10^10 mas protonu (poda­wa­nych w giga­elek­tro­no­wol­tach) czyli byłaby o sześć rzędów wiel­kości (inaczej mówiąc milion razy) większa, niż wytwa­rzana obecnie w LHC. Długość Plancka dla CD jest tylko zało­że­niem, które przy­jąłem, ponieważ nie wiemy jakie są naprawdę wiel­kości cząstek ele­men­tar­nych a to naj­mniejsza możliwa odle­głość. Większa CD wyma­ga­łaby większej energii cał­ko­witej, choć jej pro­por­cjo­nalna gęstość musia­łaby być dużo niższa.

    2. Czy taka CD wypa­ro­wa­łaby? Pro­mie­nio­wanie Hawkinga jest wciąż tylko hipotezą, ponieważ ze zro­zu­mia­łych przyczyn nie udało się go zaob­ser­wować eks­pe­ry­men­talnie (były pewne eks­pe­ry­menty pole­ga­jące na symu­lo­waniu hory­zontu zdarzeń za pomocą zjawisk kwan­to­wych, i podobno natra­fiono na ślady pro­mie­nio­wania ale to nie to samo). Dlaczego CD znik­nę­łaby w mgnieniu oka? Wynika to ze wzoru Hawkinga a ja nie będę nawet udawał, że wiem jak go wypro­wa­dzono. Wiem jedynie tyle, że poprawnie, bowiem inni teo­re­tycy go nie zakwe­stio­no­wali tylko prze­ciwnie, zachwy­cili się nim. Pragnę tylko pod­kre­ślić, że wzory nie mówią w jaki sposób CD paruje, a jedynie że ma to miejsce. W szcze­gól­ności opis kre­owania par cząstka-anty­cząstka na powierzchni hory­zontu nie jest ele­mentem wzorów a jedynie powszechnie przy­jętym sposobem tłu­ma­czenia sobie tego zjawiska przez fizyków. Jak bowiem inaczej wytłu­ma­czyć pro­mie­nio­wanie ciała, które z defi­nicji pro­mie­niować nie może?

    3. A gdyby CD nie wypa­ro­wała? Dys­ku­syjne jest, czy nasza boha­terka potra­fi­łaby pożreć cokol­wiek. Musia­łaby przecież pochła­niać cząstki ele­men­tarne, o jej roz­mia­rach lub większe w całości, bowiem cząstek ele­men­tar­nych nie da się już podzielić. Jej przy­cią­ganie byłoby też za małe aby rozerwać jakie­kol­wiek wiązania jądrowe, musia­łaby zatem trafić wprost w kwark, elektron czy neutrino. Zasta­nawia mnie, czy na gruncie obecnych teorii fizycy zary­zy­ko­wa­liby odpo­wiedź na to pytanie.

    4. Co stałoby się później? Jeśli wypad­kowa prędkość CD po zde­rzeniu wyno­si­łaby 0, spadłaby ona do środka ziemi i tyle. Jeśli zaś wypad­kowa prędkość, w dowolnym kierunku byłaby wyższa niż prędkość ucieczki (a tak niemal na pewno by było), nie­za­leżnie od kierunku, w którym CD by się poru­szała, opu­ści­łaby naszą planetę, nawet prze­la­tując przez nią na wylot i poszy­bo­wa­łaby w kosmos. Zwykła materia dla takiej egzo­tycznej mikro dziury jest bowiem niemal zupełnie prze­zro­czysta.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0