Gaură neagră în Pământ?

Gaură neagră în Pământ?

Serghei Komarov
"Chimia și viața" №8, 2018

Foto: Christian Miki, Universitatea din Hawaii-Manoa

Este adevărat că în Pământ crește o gaură neagră, iar americanii au confirmat acest lucru printr-o observație recentă? Brad? Și pe Internet scriu că este în creștere … Dar dacă locuitorii curioși ai Rețelei citesc sursele originale, ar ști ce ar putea forța fizicienii să ia în considerare un astfel de scenariu exotic.

Adevărat vă spun: 4 mai 1925, Pământul va zbura în axa ceresc!
M. A. Bulgakov, "Inima unui câine"

Transformarea testelor

"Fizicienii au confirmat creșterea unei găuri negre în interiorul Pământului". Acesta este modul în care jurnalistul anonim A.N., pe 25 iulie 2018, a numit materialul său pe site-ul web al agenției ANHA, creat în Belgia de un grup de jurnaliști kurzi. Modul în care gaura neagră din interiorul planetei noastre se referă la mișcarea de eliberare kurdă este neclară, dar acest mesaj este dat de sistemul de căutare ca sursă principală care a servit drept punct de plecare pentru activitatea jurnaliștilor din alte publicații online specializate în a aduce știri super-interesante publicului. Esența mesajului kurd a fost cea din jurnal Reviste de examinare fizică A fost publicat ultimul articol privind funcționarea sondei ANITA. Acesta zboară peste Antarctica și captează fluxurile de neutrini. Deci, din datele sondei rezultă că în Pământ crește o gaură neagră.Cu toate acestea, un ziarist kurd adaugă, unii cercetători cred că aceasta este o indicație a apariției unei reacții termonucleare în interiorul Pământului, care explică încălzirea globală.

ANITA se pregătește să zboare. Foto: Brian Hill din Hawaii-Manoa

Jurnaliștii ruși, redactând în mod creativ textul, adaugă că, potrivit unor experți, aceasta nu este o gaură neagră care joacă frământări, dar o rasă de săpători trimite neutrini pe suprafața Pământului. În general, opiniile s-au diversificat, dar cercetarea continuă (acesta din urmă este adevărul absolut: sondajul continuă să respecte).

Cel mai interesant lucru este că articolul nu a fost publicat deloc, a fost acceptat doar în presă și era imposibil să găsești textul integral pe site-ul revistei la momentul respectiv – doar un rezumat în care nu există nici un cuvânt despre gaurile negre sau reacțiile termonucleare și printre 63 co-autori nimeni cu un nume kurd. Cu toate acestea, așa cum este obișnuit astăzi, textul preliminar al articolului este pe arXiv.com, și a fost acolo din 14 martie 2018. A fost posibilă extragerea detaliilor acestei cercetări interesante din acest text, pentru care se poate exprima recunoștința jurnaliștilor care au atras atenția asupra acestei lucruri impresionante, nu foarte, la prima vedere.

Fum peste gheață

Esența lucrării este după cum urmează. Sonda NASA ANIT (de la Antarctica impulsivăAntarctica Pulse Span) a fost lansată pentru prima dată în zbor în jurul Antarcticii cu mult timp în urmă – pe 15 decembrie 2006, lângă stația McMurdo. De atunci, aproximativ la fiecare doi ani, zboară aproximativ o lună într-un balon în atmosfera superioară, la o altitudine de 35-37 km deasupra nivelului mării sau de 33-35 km deasupra suprafeței gheții, trecând treptat la stâlp. Sarcina experimentului este de a înregistra apariția neutrinilor de energie ultra-înaltă de origine cosmică. După colectarea datelor, cercetătorii le analizează de câțiva ani, schimbă ceva în detector și lansează sonda din nou. Cel de-al patrulea experiment a avut loc la sfârșitul anului 2016, așa că, aparent, vom afla în curând noi rezultate. Până în prezent, analiza este redusă la acele evenimente care au fost înregistrate în primele trei zboruri.

De unde provin vinurile de energie superioară, exaelectron-volt (EEV) – și asta este de milioane de ori mai mare decât Teraelectron-Volt (TeV), obținute pe cel mai puternic dispozitiv creat de om, Large Hadron Collider – vom discuta mai jos, dar mai întâi spune despre metode pentru detectarea unor astfel de neutrini.

În 1962, G. A.Askar'yan, viitorul câștigător al Premiului Lenin și apoi cercetător la Institutul Fizic al Academiei de Științe a URSS. P. N. Lebedeva (FIAN) a prezentat o idee interesantă. Dacă o particulă se deplasează de-a lungul unui mediu solid la o viteză mai mare decât viteza luminii din acest mediu, aceasta dă naștere unei particule compacte, de câteva centimetri cubi, nor de particule încărcate – electroni și positroni. Acest nor nu trebuie să lase urme, datorită egalității încărcăturii totale a electronilor și a pozitronilor. Cu toate acestea, Askar'yan a sugerat că atunci când se deplasează într-un mediu dens, egalitatea numărului acestor particule este încălcată foarte repede – există 20% mai mulți electroni, adică un curent electric care generează o radiație coerentă (ca într-un laser) cu anumite caracteristici. Dacă ați prins această radiație, puteți stabili prezența unui astfel de nor.

Schema de detectare a neutrului pentru efectul Askarjan. Fig. Predrag Miochinovic

Până la sfârșitul anilor 80, ideea lui Askar'yan nu a atras atenția specială, dar, pe măsură ce astrofizica sa dezvoltat, cercetătorii au avut sarcina de a înregistra neutrinii cu energie ultra-puternică. După cum se știe din fizică, cu cât este mai mare energia, cu atât fluxul de particule este mai mic.În consecință, cu cât particulele sunt mai mici, cu atât mai mare trebuie să fie detectorul, în special având în vedere faptul că neutrinii interacționează extrem de reticenți cu materia. Să presupunem că un metru cub de gheață este potrivit pentru captarea neutrinilor cu energie TeV: un astfel de detector IceCube a fost construit în Antarctica. Totuși, pentru a fixa un neutrino cu o energie de o mie de ori mai mare (PeV), sunt necesare mii de metri cubi de gheață, iar pentru următoarea descărcare de energie, EeV, sunt necesare milioane.

Este imposibil să construiți un astfel de detector, deci trebuie să folosiți anumite obiecte naturale, cum ar fi foaia de gheață din Antarctica sau Luna. Primul a fost cel mai convenabil. În primul rând, este mult mai ușor să lansezi o sondă asupra Antarcticii decât să dotezi o expediție interplanetară. În al doilea rând, gheața rece, fiind un dielectric, transmite perfect emisia radio, și anume emisia radio, și ar trebui să apară atunci când efectul Askarjan este realizat în cazul neutrinilor cu energie ultra-puternică.

La sfârșitul anilor 1990 și începutul anilor 2000, au fost efectuate experimente care au confirmat efectul Askarjan în dielectrici cum ar fi sarea, regolitul lunar și gheața. De exemplu, pentru a verifica caracterul adecvat al acestuia din urmă ca un detector, în 2006, cercetătorii au stabilit cinci și jumătate de tone de gheață pură și l-au trimis un fascicul de electroni și protoni de accelerație.Pe gheață, la o altitudine de opt metri, atârnă o sondă ANITA, care a înregistrat radiația corespunzătoare. Deci performanța sa a fost dovedită.

evenimente

Și așa a început cercetarea. Sonda a zburat peste Antarctica, într-o singură zbuciumare, observând aproximativ un milion și jumătate de kilometri cubi de gheață. Din păcate, nu sa semnalat nici un singur semnal din partea neutrinilor cu energie înaltă care s-au prăbușit în gheața din Antarctica. Cu toate acestea, au fost observate unele evenimente interesante. În primul rând, acestea erau urme de particule de raze cosmice, care sunt super-energetice, cu energie în EEV, care intră în atmosferă. Au existat câteva duzini de astfel de evenimente pe prima și a treia zboră (în timpul celui de-al doilea zbor în jurul ANITA, sarcina de a fixa urmele radiațiilor cosmice a fost anulată). Când o particulă energetică de raze intră în atmosferă, se ciocnește cu o moleculă și generează un duș de particule secundare. Aceștia, la rândul lor, formează emisia radio, iar acest lucru, reflectat de gheață, intră în detectoarele sondei. Faptul că ploaia torențială coboară în jos, iar radiația se reflectă și zboară este importantă: aceasta afectează polarizarea semnalului. Antenele ANIT sunt perfect capabile să capteze această polarizare și astfel să distingă semnalulorigine cosmică din semnalul antropic. În general, s-au așteptat semnale din raze cosmice.

Dar printre semnalele înregistrate sa dovedit a fi oarecum ciudat. În timpul primului zbor, s-au găsit două semnale care au provenit de la linia orizontului, a cărui reflecție nu a schimbat polarizarea. În toate celelalte privințe, semnalul a corespuns celor obținute din razele cosmice. Aceste două semnale au fost identificate ca venind dintr-o rază cosmică propagând orizontal.

Dar au existat două semnale anormale. Primul, obținut în timpul primului zbor, a fost inițial respins, pentru că nu se încadra deloc în teorie. Dar când un semnal similar a fost înregistrat în timpul celui de-al treilea zbor, trebuiau supuși unei analize suplimentare. Ambele semnale au venit departe de linia orizontului: coordonatele unghiulare au corespuns -27-30 °. De fapt, semnalul a venit de la sol și sa răspândit, adică nu a fost reflectat. S-a dovedit că aceste semnale au fost generate de o electronelectron-volt (cu o energie de 0,5 EV), care a apărut în gheață sau scăzută deasupra ei și a zburat în sus spre cosmos.

Ce este acest eveniment din partea neutrinului cu energie înaltă? Nu, forma semnalului nu corespundea teoriei efectului Askarjan.Și aici au început tot felul de fantezii, în special cele care au provocat o senzație în iulie 2018.

Tau ipoteza

Principala problemă este că pe Pământ nu există surse de putere suficientă pentru a crea o particulă care să aibă energie în valențele Exa-electron. Prin urmare, trebuie să ne întoarcem la surse de origine cosmică. Cu toate acestea, dacă o ploaie torențială a dat naștere unei particule cosmice care a lovit Pământul de pe partea opusă sondei ANITA, înseamnă că a călătorit între 5 și 7 mii de kilometri. Nici un ion de raze cosmice nu este capabil de el, doar neutrinii. Prin urmare, sa sugerat că dușul a dat un tau lepton generat de coliziunea neutrinilor tau cu materia. În acest caz, neutrina în sine avea o energie electrică de volt. Acest tau lepton, fiind extrem de instabil, dar care se deplasează cu o viteză apropiată de viteza luminii, ar putea trăi până la punctul în care suprafața gheții se intersecta cu atmosfera sau chiar ar zbura din gheață la o înălțime de câțiva kilometri, unde se dezintegrează, dând naștere dușului dorit al copiilor particule.

Există un punct slab în această ipoteză frumoasă. Neutrinii unor astfel de energii în timpul călătoriei lor prin Pământ ar fi trebuit să interacționeze de zece ori cu materia și să dispară, dând naștere unor leptoni tau.Acesta din urmă, la rândul său, ar putea genera următoarele neutrinos tau, dar cu mult mai puțină energie. Se pare că, printr-un astfel de mecanism, un neutrino energetic mult mai mare ar trebui să fie la intrare decât este posibil, bazat pe imaginea existentă a universului; în caz contrar, energia necesară nu trebuie obținută la ieșirea tau leptonului. Aceasta înseamnă că este necesar să se revizuiască modelul de interacțiune a neutrinilor cu materia, pentru a se asigura călătoria fără mișcare pe parcursul a câtorva mii de kilometri sau pentru a căuta alte surse de neutrini ultrahigh-energetice.

Într-o încercare de a găsi cel puțin o explicație, cercetătorii au analizat dacă există o catastrofă în sectorul corect al spațiului capabil să producă suficiente neutrini de mare energie. În cel de-al doilea caz, într-adevăr, a fost posibil să se găsească o supernova SN2014dz, care ar putea fi responsabilă pentru eveniment, dar probabilitatea acestui lucru a fost statistic nesemnificativă. În plus, luminozitatea neutrinului sa dovedit a fi mult mai mare decât a rezultat din datele de luminozitate din domeniul vizibil, iar alți detectori de neutrino ar fi trebuit să observe aceste neutrini. La primul eveniment nu s-au găsit deloc candidați.Fizicienii s-au oprit acolo, sperând să obțină mai multe informații în următoarele zboruri ANITA și în bazele de date cu rezultatele observațiilor altor detectoare, pentru a găsi ceva legat de ambele evenimente anormale.

Neutrinii cosmici

Neutrinii cu energie înaltă sunt unul dintre cele mai fierbinți subiecte din astrofizică. Acesta este modul în care participantul la colaborarea ANITA Predrag Miochinovich a vorbit despre ele poetic la Stanford în 2004: structura internă a celor mai energice mașini din univers "(arXiv: astro-ph / 0503304v1, 14 Mar 2005).

Problema este asta. În anii '60, când Askar'yan a inventat mecanismul efectului numit după el, alte două grupuri de fizicieni teoretici au inventat restricții asupra energiei radiațiilor cosmice. Acestea au fost Kenneth Grayson de la Universitatea Cornell și G. T. Zatsepin și A. V. Kuzmin de la FIAN. Articolele lor au fost publicate în 1966, adică după măsurătorile aleatorii ale lui Arnaud Penzias și ale lui Robert Wilson au înregistrat prezența radiației relicte cu temperatură, pentru care au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1978.Calculul bazat pe datele lor a arătat că protonii cu energii de 10-100 EeV se vor ciocni cu fotoni relicți și vor pierde energie, generând particule fiice. Lungimea traseului sa dovedit a fi mare, de circa 50 MPS, dar este mult mai mică decât dimensiunea Universului vizibil. Prin urmare, energia razelor cosmice nu poate depăși această limită (acum se numește limita GZK, prin numele descoperirilor). Într-adevăr, date fiabile care indică existența unor raze cosmice de înaltă energie nu au fost încă obținute.

Puțin mai târziu, în 1969, V. A. Berezinsky (care nu a trăit până la meritul premiului Nobel pentru oscilații neutrinice, a se vedea Chimia și viața, nr. 11, 2016) și G. T. Zatsepin au arătat că în timpul unor astfel de coliziuni se naște neutrinii cu energie o pereche de ordine de mărime mai mică decât particulele originale ale razelor cosmice. Astfel de neutrini cu energie în EEV sau puțin mai puțin se numesc acum neutroni GZ și aici interacționează atât de slab cu fundalul cu microunde pe care îl pot zbura de la adâncurile Cosmosului până la Pământ. Dacă ar fi posibil să le repare, teoria ar primi o confirmare fiabilă.

Dar, după cum puteți vedea, pentru moment, lucrurile nu merg bine cu el, dar apar niște date incomprehensibile care nu rezultă din nici o teorie.Și din moment ce originea cosmică a ambelor particule detectate este în discuție, se ridică ispita: ce dacă este altceva? ce se întâmplă dacă sursa lor este în interiorul pământului? Deoarece energia particulelor este extrem de ridicată, atunci nu ar trebui să creeze cea mai teribilă creație a Universului – o gaură neagră?

Spectrul estimat al particulelor în timpul evaporării unei gauri negre microscopice formate în Coordonatorul de Large Hadron (Timothy L. Barklow, Albert De Roeck, Fizica la Multi-TeV Linear Colliders, arXiv: hep-ph / 0112313v1, 22 Dec 2001)

În principiu, conversația că un neutrino de energie ultrahighă, atunci când se ciocnește cu gheață, se poate transforma într-o gaură neagră microscopică, se desfășura mult timp, chiar și la etapa de pregătire a experimentului ANITA. După cum precizează Predrag Miochinovici în discursul menționat anterior, referindu-se la două articole din 2002, o astfel de gaură ar trebui să se evaporă instantaneu folosind mecanismul Hawking și să genereze dușuri de particule care pot fi fixate datorită aceluiași efect al lui Askar'yan. Aceasta va duce la o creștere falsă a numărului de evenimente înregistrate de ANITA. Deoarece nu s-au observat evenimente de neutrino în cei 12 ani de funcționare, se pare că această ipoteză nu este foarte consistentă.

Dar poate o gaură neagră microscopică de origine cosmică să lumineze Pământul și, zburând din cealaltă parte, să provoace un duș cu particule de energie înaltă, care merge în sus, similar cu cel obținut prin dezintegrarea unui tau lepton? Întrebarea nu este simplă, iar răspunsul depinde de modul în care se comportă o astfel de gaură neagră.

În cadrul consensului existent, se poate forma o gaură neagră microscopică dintr-o particulă cu energii mai mari decât TeV, cu condiția ca spațiul nostru să aibă dimensiuni ascunse. În timpul evaporării, formează un set de particule elementare, dar spectrul lor este necunoscut, iar diferite teorii oferă estimări foarte diferite, mai ales că nu numai parametrii dimensiunilor ascunse, ci și existența lor sunt discutabile. În detectoarele speciale ale unui accelerator de particule elementare, este ușor să se distingă produsele de evaporare a unei găuri negre și degradarea unui lepton. Dar dacă poate fi făcută de ANITA, care captează doar emisiile radio, nu este foarte clară.

Principalul lucru este că există scenarii conform cărora, odată apărută, o gaură neagră microscopică se dovedește a fi lungă. Se evaporă numai atunci când este mai mare decât dimensiunea dimensiunilor ascunse și până la acest punct este fie stabil, fie absoarbe substanța și crește.Într-un astfel de scenariu, zborul prin Pământ (care durează câteva zeci de milisecunde) și absorbția activă a substanței, beneficiile densității sale sunt ridicate, gaura atingând o dimensiune critică, intră într-o stare metastabilă: câte substanțe au absorbit, atât de mult s-au evaporat sub formă de dușuri de particule. Aceste dușuri vor provoca radiații ascendente, inclusiv emisiile radio provenite din adâncurile Pământului. După ce a depășit limitele solidului, gaura va pierde capacitatea de a crește datorită densității scăzute a substanței înconjurătoare, se va închide în dimensiunile ascunse și va dispărea fără urmă în spațiu.

Este posibil ca astfel de considerații ipotetice, bazate pe modele netestate și extrem de speculative, să permită pasionaților individuali să atragă o gaură neagră în interiorul Pământului pentru a explica anomaliile înregistrate de sonda ANIT.


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

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