Lubang hitam di Bumi?

Lubang hitam di Bumi?

Sergey Komarov
"Kimia dan Kehidupan" №8, 2018

Foto: Christian Miki, University of Hawaii-Manoa

Adakah benar bahawa lubang hitam berkembang di Bumi, dan Amerika mengesahkannya dengan pemerhatian baru-baru ini? Brad? Dan di Internet mereka menulis bahawa ia berkembang … Tetapi jika penduduk yang ingin tahu Rangkaian membaca sumber-sumber asal, mereka akan tahu apa yang boleh memaksa ahli fizik untuk mempertimbangkan senario eksotik seperti itu.

Sesungguhnya Aku berkata kepadamu: 4 Mei 1925, Bumi akan terbang ke paksi surga!
M. A. Bulgakov, "Jantung Anjing"

Transformasi ujian

"Fizik telah mengesahkan pertumbuhan lubang hitam di dalam Bumi." Inilah bagaimana wartawan anonymous A.N. pada 25 Julai 2018 berhak atas bahannya di laman web agensi ANHA, yang dibuat di Belgium oleh sekumpulan wartawan Kurdish. Bagaimana lubang hitam di dalam planet kita berkaitan dengan gerakan pembebasan Kurdish tidak jelas, tetapi mesej ini diberikan oleh sistem carian sebagai sumber utama yang berfungsi sebagai titik permulaan untuk kerja wartawan dari penerbitan dalam talian lain yang mengkhususkan diri dalam menyampaikan berita yang menarik kepada orang ramai. Intipati mesej Kurdish ialah dalam jurnal Surat Pemeriksaan Fizikal Artikel terkini mengenai operasi siasatan ANITA telah diterbitkan. Ia terbang ke Antartika dan menangkap fluks neutrino. Jadi, dari data siasatan ia mengikuti bahawa lubang hitam berkembang di Bumi.Walau bagaimanapun, seorang wartawan Kurdish menambah, beberapa saintis percaya ini adalah petunjuk berlakunya reaksi termonuklear di dalam Bumi, yang menerangkan pemanasan global.

ANITA sedang bersedia untuk terbang. Foto: Brian Hill of Hawaii-Manoa

Wartawan Rusia, secara kreatif mengolah semula teks itu, tambah itu, menurut beberapa pakar, ini bukan lubang hitam bermain pranks, tetapi perlombongan penggali menghantar neutrinos ke permukaan bumi. Secara umum, pendapat divergarkan, tetapi penyelidikan terus (yang terakhir adalah kebenaran mutlak: siasatan terus diamati).

Perkara yang paling menarik di sini adalah bahawa artikel itu tidak diterbitkan sama sekali, ia hanya diterima di akhbar, dan adalah mustahil untuk mencari teks penuh di laman web jurnal pada masa itu – hanya abstrak di mana tidak ada perkataan tentang lubang hitam atau reaksi termonuklear, dan di antara 63 penulis bersama tiada siapa yang mempunyai nama belakang kurdish. Walau bagaimanapun, seperti yang berlaku pada hari ini, teks awal artikel itu di arXiv.com, dan ia telah wujud sejak 14 Mac, 2018. Ia adalah mungkin untuk mengekstrak butir-butir penyelidikan menarik ini dari teks ini, yang mana dapat mengungkapkan rasa syukur kepada wartawan rangkaian yang telah menarik perhatian ini tidak begitu, pada pandangan pertama, kerja yang mengagumkan.

Asap ke atas ais

Intipati kerja adalah seperti berikut. NASA ANITA probe (dari Array Transisi Impulsif AntartikaThe Spindle Pulse Antartika) mula-mula dilancarkan di sekitar Antartika lama – pada 15 Disember 2006, berhampiran stesen McMurdo. Sejak itu, kira-kira setiap dua tahun, ia terbang kira-kira sebulan dalam belon di atmosfera atas pada ketinggian 35-37 km di atas paras laut atau 33-35 km di atas permukaan ais, secara beransur-ansur beralih ke kutub. Tugas eksperimen ini adalah untuk merekam penampilan neutrinos tenaga ultra tinggi yang berasal dari kosmik. Selepas mengumpul data, penyelidik menganalisisnya selama beberapa tahun, mengubah sesuatu dalam pengesan dan melancarkan siasatan semula. Percubaan keempat berlaku pada akhir 2016, jadi, nampaknya, kita akan mengetahui hasil yang baru. Setakat ini, analisis dikurangkan kepada peristiwa-peristiwa yang dicatatkan dalam tiga penerbangan pertama.

Dari mana neutrinos tenaga superhigh, tenaga exaelectron-volt (EEV) datang – dan ini berjuta-juta kali lebih Teraelectron-Volt (TeV), yang dicapai pada peranti yang paling kuat yang dicipta oleh manusia, Large Hadron Collider, – kita akan membincangkan di bawah, kaedah untuk mengesan neutrinos tersebut.

Pada tahun 1962, G. A.Askar'yan, pemenang Hadiah Lenin masa depan, dan kemudian seorang penyelidik di Institut Fizikal Akademi Sains USSR. P. N. Lebedeva (FIAN) mengemukakan idea yang menarik. Jika zarah bergerak di sepanjang media padat pada kelajuan lebih besar daripada kelajuan cahaya dalam medium ini, ia menimbulkan padat, beberapa sentimeter sentimeter dalam saiz, awan zarah yang dikenakan – elektron dan positron. Awan ini tidak sepatutnya meninggalkan sebarang jejak kerana kesamaan jumlah caj elektron dan positron. Walau bagaimanapun, Askar'yan mencadangkan bahawa apabila bergerak dalam media yang padat, kesamaan bilangan zarah-zarah ini dilanggar dengan cepat – terdapat 20% lebih banyak elektron, iaitu arus elektrik yang menghasilkan radiasi yang koheren (seperti dalam sinaran laser) dengan ciri-ciri tertentu. Setelah menangkap radiasi ini, anda boleh menetapkan kehadiran awan seperti itu.

Skim pengesanan Neutrino untuk kesan Askarjan. Rajah. Predrag Miochinovic

Sehingga akhir tahun 80-an, idea Askar'yan tidak menarik perhatian khusus, tetapi apabila astrofizik dikembangkan, penyelidik mempunyai tugas mencatatkan neutrinos ultrahigh-tenaga. Seperti yang diketahui dari fizik, semakin tinggi tenaga, semakin kecil aliran zarah.Oleh itu, zarah yang lebih kecil, lebih besar mesti menjadi pengesan, terutamanya memandangkan fakta neutrinos berinteraksi dengan sangat berat dengan perkara. Katakanlah, satu meter padu ais cukup sesuai untuk menangkap neutrinos dengan tenaga TeV: pengesan sedemikian Icecube telah dibina di Antartika. Walau bagaimanapun, untuk menetapkan neutrino dengan tenaga seribu kali lebih banyak (PeV), beribu-ribu meter padu ais diperlukan, dan untuk pelepasan tenaga seterusnya, EeV, berjuta-juta diperlukan.

Tidak mustahil untuk membina pengesan sedemikian, jadi anda perlu menggunakan beberapa objek semulajadi, seperti helaian ais Antartika atau Bulan. Yang pertama adalah yang paling mudah. Pertama, lebih mudah untuk melancarkan penyelidikan ke atas Antartika daripada untuk melengkapkan ekspedisi antar planet. Kedua, ais sejuk, yang merupakan dielektrik, dengan sempurna memancarkan pelepasan radio, iaitu pelepasan radio, dan sepatutnya berlaku apabila kesan Askarjan direalisasikan dalam kes neutrinos ultrahigh-tenaga.

Pada akhir 1990-an dan awal tahun 2000, eksperimen telah dijalankan yang mengesahkan kesan Askarjan dalam dielektrik seperti garam, regolith bulan dan ais. Sebagai contoh, untuk menguji kesesuaiannya sebagai pengesan, pada tahun 2006, para penyelidik meletakkan lima setengah tan ais tulen dan menghantar rasuk elektron dan proton daripada pemecut untuknya.Lebih dari ais di ketinggian lapan meter menggantung ANITA siasatan, yang mencatatkan sinaran yang sama. Jadi persembahannya terbukti.

Peristiwa

Begitu juga penyelidikan. Siasatan itu terbang melintasi Antartika, dalam satu lalat mengelilingi sekitar satu setengah juta kilometer padu ais. Malangnya, tidak satu isyarat dari neutrino tenaga tinggi yang terhempas ke ais Antartika telah direkodkan. Walau bagaimanapun, beberapa acara menarik telah diperhatikan. Pertama sekali, ini adalah kesan zarah-zarah sinar kosmik, yang sangat bertenaga, dengan tenaga dalam EEV, memasuki atmosfera. Terdapat beberapa lusin acara sedemikian pada penerbangan pertama dan ketiga (semasa penerbangan kedua di sekitar ANITA, tugas penetapan jejak sinar kosmik dibatalkan). Apabila zarah sinar energik memasuki atmosfera, ia bertembung dengan molekul dan menghasilkan pancuran zarah sekunder. Mereka, pada gilirannya, membentuk pelepasan radio, dan ia, dicerminkan dari ais, memasuki pengesan probe. Hakikat bahawa hujan lebat turun, dan radiasi dicerminkan dan lalat penting: ini memberi kesan kepada polarisasi isyarat. ANIT antena mampu menangkap polarisasi ini dan dengan itu membezakan isyaratasal usul kosmik dari isyarat antropogenik. Secara umum, isyarat dari sinaran kosmik dijangka.

Tetapi antara isyarat yang direkodkan ternyata agak pelik. Semasa penerbangan pertama, dua isyarat didapati dari garis cakrawala, yang refleksinya tidak mengubah polarisasi. Dalam semua aspek lain, isyarat itu sesuai dengan yang diperoleh daripada sinaran kosmik. Kedua-dua isyarat ini dikenalpasti berasal dari sinar kosmik yang menyebarkan secara mendatar.

Tetapi terdapat dua lagi isyarat yang tidak normal. Yang pertama, yang diperoleh semasa penerbangan pertama, pada awalnya ditolak, kerana ia tidak sesuai dengan teori itu. Tetapi apabila isyarat yang sama dicatatkan semasa penerbangan ketiga, mereka terpaksa dikenakan analisis tambahan. Kedua-dua isyarat datang jauh dari garis cakrawala: koordinat sudut bersesuaian dengan -27-30 °. Malah, isyarat datang dari tanah, dan ia tersebar, iaitu, ia tidak dapat dilihat. Ternyata isyarat-isyarat ini dijana oleh elektronelektron-volt (dengan tenaga sebanyak 0.5 EV) pancuran zarah yang timbul di dalam ais atau rendah di atasnya dan terbang ke atas ke arah kosmos.

Apakah ini, peristiwa dari neutrino tenaga tinggi? Tidak, bentuk isyarat itu sama sekali tidak sesuai dengan teori kesan Askarjan.Dan di sinilah pelbagai jenis fantasi bermula, khususnya yang menyebabkan sensasi pada bulan Julai 2018.

Hipotesis Tau

Masalah utama adalah bahawa di Bumi tidak ada sumber kuasa yang mencukupi untuk membuat zarah yang mempunyai tenaga dalam voltan elektron Exa. Oleh itu, seseorang perlu beralih kepada sumber asal kosmik. Bagaimanapun, jika hujan lebat menimbulkan zarah kosmik yang melanda bumi dari sebilangan probe ANITA, ia bermakna ia mengembara dari jarak antara 5 hingga 7 ribu kilometer. Tiada ion sinar kosmik mampu, hanya neutrino. Oleh itu, telah dicadangkan bahawa pancuran itu memberikan tau lepton yang dihasilkan oleh perlanggaran tau neutrino dengan perkara. Dalam kes ini, neutrino itu sendiri mempunyai tenaga elektronelektron-volt. Ini tau lepton, yang sangat tidak stabil, tetapi bergerak pada kelajuan dekat dengan kelajuan cahaya, boleh hidup ke titik di mana permukaan ais berpotongan dengan atmosfera, atau bahkan terbang keluar dari ais ke ketinggian beberapa kilometer, di mana ia akan hancur, menimbulkan pancuran mandi yang dikehendaki kanak-kanak zarah.

Terdapat satu titik lemah dalam hipotesis yang indah ini. Neutrinos tenaga sedemikian semasa perjalanan mereka melalui Bumi sepatutnya telah berinteraksi dengan selusin kali dengan perkara dan hilang, menimbulkan tau lepton.Yang seterusnya pula dapat menghasilkan tau neutron yang berikut, tetapi dengan tenaga yang kurang. Ternyata dengan mekanisme sedemikian, neutrino tenaga yang lebih tinggi haruslah di masukan daripada yang mungkin, berdasarkan gambar alam semesta yang sedia ada: jika tidak, tenaga yang diperlukan tidak boleh diperolehi pada output tau lepton. Ini bermakna perlu mengkaji semula model interaksi neutrino dengan bahan, untuk memastikan perjalanan tanpa limpahan melalui beribu-ribu kilometer, atau mencari sumber neutrinos ultrahigh tenaga yang lain.

Dalam usaha untuk menemui sekurang-kurangnya beberapa penjelasan, para penyelidik melihat sama ada terdapat bencana di sektor kanan ruang yang mampu menghasilkan neutrinos tenaga yang cukup tinggi. Dalam kes kedua, sesungguhnya, adalah mungkin untuk mencari supernova SN2014dz, yang boleh bertanggungjawab ke atas kejadian itu, tetapi kebarangkalian ini tidak signifikan secara statistik. Di samping itu, kecerahan neutrinonya ternyata jauh lebih tinggi daripada yang diikuti dari data kilauan dalam jarak yang kelihatan, dan pengesan neutrino lain sepatutnya melihat neutrino ini. Dan pada acara pertama tiada calon yang mungkin didapati sama sekali.Para ahli fizik itu berhenti di sana, dengan harapan untuk mendapatkan lebih banyak maklumat dalam penerbangan ANITA yang seterusnya, dan dalam pangkalan data dengan hasil pemerhatian pengesan lain, untuk mencari sesuatu yang berkaitan dengan kedua-dua peristiwa anomali.

Neutrino kosmik

Neutrinos-Ultrahigh tenaga merupakan salah satu topik paling hangat dalam astrofizik. Inilah cara peserta kerjasama ANITA Predrag Miochinovich bercakap secara puitis di persidangan Stanford pada tahun 2004: "Mereka adalah kaki ketiga yang diperlukan untuk menyokong semua teori astrofizik moden, dan bersama-sama dengan pemerhatian optik dan kajian sinar kosmik, akan memberikan gambaran yang lebih jelas tentang struktur dalaman mesin yang paling bertenaga di alam semesta "(arXiv: astro-ph / 0503304v1, 14 Mac 2005).

Masalahnya ialah ini. Pada tahun 60-an, ketika Askar'yan mencipta mekanisme kesan dinamai dia, dua kumpulan ahli fisika teori lain mencipta larangan pada energi sinar kosmik. Ini adalah Kenneth Grayson dari Cornell University dan G. T. Zatsepin dan A. V. Kuzmin dari FIAN. Artikel-artikel mereka diterbitkan pada tahun 1966, iaitu, selepas pengukuran rawak Arnaud Penzias dan Robert Wilson mencatatkan kehadiran sinaran relik dengan suhu, yang mana mereka menerima Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1978.Pengiraan berdasarkan data mereka menunjukkan bahawa proton dengan tenaga 10-100 EeV akan bertabrakan dengan foton relik dan kehilangan tenaga, menghasilkan zarah anak perempuan. Panjang jalur ternyata besar, kira-kira 50 MP, tetapi masih jauh lebih kecil daripada saiz Universe yang kelihatan. Oleh itu, tenaga sinar kosmik tidak boleh melebihi had ini (kini ia dipanggil batas GZK, dengan nama penemu). Malah, data yang boleh dipercayai menunjukkan bahawa sinar kosmik tenaga yang lebih tinggi masih belum diperolehi.

Tidak lama kemudian, pada tahun 1969, V. A. Berezinsky (yang tidak memenuhi Hadiah Nobel yang layak untuk ayunan neutrino, lihat Kimia dan Kehidupan, No. 11, 2016) dan G. T. Zatsepin menunjukkan bahawa semasa kejahatan neutrinos dilahirkan dengan tenaga beberapa pesanan magnitud yang lebih rendah daripada zarah asal sinar kosmik. Neutrinos seperti dengan tenaga dalam EEV atau sedikit kurang kini dipanggil GZ-neutrinos, dan di sini mereka berinteraksi begitu lemah dengan latar belakang gelombang mikro yang boleh terbang dari kedalaman Cosmos ke Bumi. Jika ada kemungkinan untuk membetulkannya, teori itu akan mendapat pengesahan yang boleh dipercayai.

Tetapi, seperti yang anda lihat, pada masa ini, perkara tidak baik dengannya, tetapi beberapa jenis data yang tidak dapat difahami yang tidak mengikuti dari mana-mana teori muncul.Dan sejak asal-usul kosmik dari kedua-dua zarah yang dikesan bersangkutan, godaan timbul untuk mengatakan: bagaimana jika itu adalah sesuatu yang lain? bagaimana jika sumber mereka berada di dalam bumi? Oleh kerana tenaga zarah sangat tinggi, maka tidakkah mereka membuat penciptaan alam semesta yang paling dahsyat – lubang hitam?

Spektrum zarah yang dianggarkan semasa penyejatan lubang hitam mikroskopik yang terbentuk dalam Larron Collider Besar (Timothy L. Barklow, Albert De Roeck.) Fizik di Collider Linear Multi-TeV, arXiv: hep-ph / 0112313v1, 22 Dis 2001)

Pada dasarnya, perbualan yang neutrino tenaga ultrahigh, ketika bertabrakan dengan ais, boleh menjadi lubang hitam mikroskopik, telah berlangsung lama, bahkan pada tahap persiapan untuk eksperimen ANITA. Seperti yang dinyatakan oleh Predrag Miochinovich dalam ucapan yang disebutkan di atas, merujuk kepada dua artikel tahun 2002, lubang semacam itu harus segera menguap menggunakan mekanisme Hawking dan menghasilkan hujan zarah, yang dapat diperbaiki kerana kesan yang sama dari Askar'yan. Ini akan menyebabkan peningkatan yang ketara dalam bilangan acara yang direkodkan oleh ANITA. Oleh kerana tiada peristiwa neutrino sepanjang dua belas tahun operasi telah dipatuhi, nampaknya hipotesis ini tidak begitu konsisten.

Tetapi bolehkah lubang hitam mikroskopik dari sumber kosmik memancarkan Bumi dan, keluar dari sisi yang lain, menyebabkan mandi zarah tenaga tinggi naik ke atas, sama dengan yang diperolehi oleh perpecahan tau lepton? Persoalannya tidak mudah, dan jawapannya bergantung pada bagaimana lubang hitam itu berkelakuan.

Di dalam rangka konsensus yang sedia ada, lubang hitam mikroskopik dari zarah dengan tenaga yang lebih besar daripada TeV boleh dibentuk, dengan syarat ruang kami mempunyai dimensi tersembunyi. Semasa penyejatan, ia membentuk satu set zarah asas, tetapi spektrum mereka tidak diketahui, dan pelbagai teori memberikan anggaran yang sangat berbeza, terutama kerana bukan sahaja parameter dimensi yang tersembunyi, tetapi juga kewujudannya adalah dipersoalkan. Dalam pengesan khas pemecut zarah-zarah asas, mudah untuk membezakan produk penyejatan lubang hitam dan pereputan lepton. Tetapi sama ada ia boleh dilakukan oleh ANITA, yang hanya menangkap pelepasan radio, tidak begitu jelas.

Perkara utama ialah terdapat beberapa senario yang menurutnya timbul sekali, lubang hitam mikroskopik berumur panjang. Ia hanya menyejat apabila ia lebih besar daripada saiz dimensi yang tersembunyi, dan sehingga titik ini sama ada stabil atau menyerap bahan dan tumbuh.Dalam senario sedemikian, terbang melalui Bumi (yang mengambil beberapa puluhan milisaat) dan secara aktif menyerap bahan itu, manfaat ketumpatannya tinggi, lubang, mencapai ukuran yang kritikal, masuk ke dalam keadaan metastabil: berapa banyak bahan yang diserap, begitu banyak yang menguap dalam bentuk hujan zarah. Pancuran ini akan menyebabkan radiasi penyebaran ke atas, termasuk pelepasan radio yang datang dari kedalaman Bumi. Setelah diterbangkan di luar batas pepejal, lubang itu akan kehilangan keupayaan untuk berkembang kerana ketumpatan rendah bahan sekitarnya, ia akan menutup dalam dimensi tersembunyi dan hilang tanpa jejak di ruang.

Adalah mustahak bahawa pertimbangan hipotetikal sedemikian, berdasarkan model yang tidak teruji dan sangat spekulatif, membenarkan peminat individu untuk menarik lubang hitam di dalam Bumi untuk menjelaskan anomali yang dicatatkan oleh siasatan ANIT.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: