В поисках частицы Бога - Иэн Сэмпл

К тому времени, как коллайдер РИК в Брукхейвенской лаборатории был готов к запуску, паника по поводу аномальной материи Ли и Вика уже прошла. Но статья Вильчека в “Scientific American” уверила людей, что теперь роль чудовища, угрожающего миру уничтожением, готовы взять на себя ненасытные мародеры-странглеты. Ученым пришла в голову идея о странглетах, когда они размышляли о том, что произойдет, если протоны и нейтроны внутри атомных ядер сдавить экстремально большим давлением. Такое могло бы случиться в природе — к примеру, в центре нейтронных звезд, которые образуются, когда обычные звезды взрываются и коллапсируют под действием собственной гравитации. Нейтронные звезды — поразительно плотные объекты: чайная ложка вещества, взятого из ядра такой звезды, может весить около 100 миллионов тонн.

Нормальные протоны и нейтроны состоят из двух видов кварков, называемых верхними и нижними кварками, но ученые подозревают, что некоторые из них при высоком давлении могут перейти в третий вид — странные кварки. Образующаяся смесь кварков называется странглетом. В 1984 году Эд Виттен, физик из Института перспективных исследований в Принстоне, которого многие полагали преемником Эйнштейна, рассчитал, что, если только странглеты будут созданы, они останутся стабильными, даже если убрать огромное давление, необходимое для их образования. Своей статьей он заронил опасения в душах читателей: окажись странглеты более стабильными, чем обычная материя, они смогут запустить сценарий типа льда-9, описанный Вильчеком!

Комиссия по безопасности в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе обнародовала подробные теоретические обоснования того, почему ни на одном коллайдере не нужно бояться образования странглетов146. Аргументы приводились следующие: если странглеты вообще могут существовать, их трудно создать, а если их все-таки получат, то они будут нестабильны. А если им удалось бы задержаться в этом мире дольше, чем ожидалось, они почти наверняка были бы положительно заряжены и потому не смогли бы притянуть атомные ядра и поглотить их.

До сих пор от ученых поступали уверения в безопасности ускорителей, основанные только на теоретических расчетах. Гарвардские физики Шелдон Глэшоу и Ричард Уилсон сформулировали общую неудовлетворенность этим положением вещей в статье, опубликованной в “Nature” в декабре 1999 года: “Если странглеты существуют (что вполне вероятно), и если они образуют достаточно стабильные кластеры (что вряд ли), и если они заряжены отрицательно (опять вряд ли — все теории уверенно предсказывают, что их заряд положителен), и если крошечный странглет будет создан на RHIC (что чрезвычайно маловероятно), то тут как раз мы и столкнемся с серьезной проблемой. Новорожденные странглеты могут поглотить атомные ядра, начать бесконтрольно расти и в конечном счете сожрать Землю. Одних слов “вряд ли”, хоть и многократно повторенных, все равно недостаточно, чтобы умерить наши страхи перед этим вселенским бедствием”.

Дабы придать силу и убедительность своим выводам, члены Комиссии по безопасности отметили, что природа уже за нас провела эксперименты на “космическом RHIC”. Космические лучи содержат ионы металлов, мчащиеся почти со скоростью света. Они врезаются в минералы, расположенные на поверхности Луны, в астероиды и в свободно движущиеся ионы в облаках межзвездной пыли и газа. Если бы опасные странглеты легко образовывались при столкновениях, они уже существовали бы в межзвездном пространстве.

Как и панику по поводу образования в “Бевалаке” аномальной материи Ли и Вика, страхи перед вредоносными странглетами успокаивали с помощью космических аргументов. Действительно, если за 5 миллиардов лет бомбардировки космическими лучами Луна не была съедена странглетами и не превратилась в гигантский кластер аномальной материи, вряд ли столкновения на RHIC в течение пяти лет повредят Земле. Еще один довод нашелся при анализе судеб астероидов. Действительно, если бы космические лучи создавали “астероидов-убийц”, превращая их в кластеры странглетов, некоторые из них неизбежно упали бы на Солнце или другие звезды и уничтожили бы их. Но как внимательно ученые ни рассматривали видимые в телескопы 70 миллиардов триллионов звезд, никаких других способов их умирания кроме взрыва сверхновой так и не заметили — ничего похожего на поедание странглетами!

Однако ученые ЦЕРНа все-таки проделали расчеты, дабы понять, с какой вероятностью можно ждать от Большого адронного коллайдера подобного неприятного сюрприза.

Наше собственное Солнце постоянно подвергается ударам космических лучей, имеющих энергию по крайней мере не меньшую, чем энергия пучков частиц при столкновениях на БАКе. Приняв во внимание количество звезд в наблюдаемой части Вселенной, ученые оценили, что с начала существования Вселенной природа провела в 1031 раз больше экспериментов, чем предполагается провести за всю жизнь БАКа (около 20 лет). Более того, каждую секунду совокупное воздействие космических лучей на далекие звезды в 10 триллионов раз больше, чем воздействие частиц, получаемых в ускорителе.

Из всех видов катастроф, которые рассматривали ученые в Брукхейвенской лаборатории и ЦЕРНе, наибольшее внимание средств массовой информации привлекло образование черной дыры, проглатывающей нашу планету целиком. Обе группы решительно опровергли возможность такого развития событий. Чтобы создать обычную черную дыру, коллайдеру нужно сжать невообразимо большое число частиц в столь крошечный объем, чтобы гравитация заставила бы этот кластер материи самопроизвольно сколлапсировать. Но ни один из существующих ныне в мире коллайдеров (как, впрочем, и все другие, которые могут быть постронны в обозримом будущем) на такое не способен, а потому обе команды решили не тратить слишком много времени на обсуждение этого сценария.

Нужно оговориться, что, когда ученые отвергли возможность создания в ускорителе черных дыр, они предполагали, что уравнения Эйнштейна — последнее слово в теории гравитации, однако едва ли это так. В некоторых новейших теориях предполагается, что природа имеет скрытые размерности, свернутые (компактизированные) таким образом, что мы не можем их видеть. Правда, до сих пор нет свидетельств того, что мы живем в мире более четырех измерений (три пространственных плюс время), но. если дополнительные измерения все же существуют, в современных коллайдерах частиц вполне могли бы родиться микроскопические черные дыры.

Но и тогда, убеждают нас ученые, нам нечего бояться. В 1975 году кембриджский космолог Стивен Хокинг показал, что черные дыры испускают тепло. Чем меньше их размер, тем больше тепла они теряют. Согласно теории, которая допускает дополнительные измерения, черные дыры, созданные на БАКе, будут космическими крошками диаметром около 10-15 миллиметров. При таком размере они будут экстремально горячие — примерно в миллиард раз горячее, чем вещество в центре Солнца. Хорошая новость заключается в том, что эти черные дыры будут терять тепло так быстро, что в мгновение ока испарятся.