Фізики шукають квантові чорні діри: що це означає для науки

Чорні діри зазвичай асоціюються з далекими згаслими зорями, гравітація яких не відпускає навіть світло. Та фізики припускають, що подібні об'єкти можуть бути не лише гігантськими — існують теоретичні моделі квантових чорних дір, розмір яких менший за атом.

Саме їх намагаються виявити за допомогою найбільшого у світі прискорювача частинок — Великого адронного колайдера. Пошук пов'язаний із так званою новою фізикою, тобто явищами поза межами Стандартної моделі елементарних частинок. Вважається, що прояви нової фізики можливі лише за надзвичайно високих енергій — саме такі умови виникають під час зіткнення протонів, що рухаються майже зі швидкістю світла.

Згідно з однією з гіпотез, у моменти таких зіткнень можуть утворюватися квантові чорні діри. Якщо вони справді існують, це допоможе краще зрозуміти природу простору-часу та наблизити створення теорії квантової гравітації, яка поєднала б загальну теорію відносності Ейнштейна з квантовою фізикою.

Навколо колайдера роками ходили теорії змови про нібито можливе знищення Землі через чорну діру. Проте такі об'єкти через надзвичайно малий розмір не здатні існувати довго — вони майже миттєво випаровуються.

Виявити квантову чорну діру можна було б за характерними ознаками: під час її розпаду виділяється певна енергія та утворюються частинки, які фіксують детектори. Саме ці сигнали й шукають дослідники. Підтвердження існування такого об'єкта стало б важливим доказом на користь прихованих вимірів — за деякими теоретичними моделями, саме вони пояснюють стискання простору-часу, потрібне для формування крихітної чорної діри.

Поки що експерименти не дали доказів ані квантових чорних дір, ані прихованих вимірів. Втім, негативний результат теж має наукову цінність: він дозволив уточнити параметри подальшого пошуку. Фізики продовжують збирати дані та перевіряти гіпотези, пов'язані з новою фізикою.

Автори дослідження вважають, що з накопиченням даних зростає ймовірність виявлення квантової чорної діри. Її відкриття наблизило б об'єднання квантової фізики, яка описує явища на атомному та субатомному рівнях, із загальною теорією відносності, що пояснює гравітацію.

Кінцева мета цієї роботи — створення теорії квантової гравітації, яка описала б усі чотири фундаментальні сили природи в межах єдиної системи. Фактично йдеться про так звану «теорію всього», яка мала б дати цілісніше пояснення того, як влаштований Всесвіт і яким законам він підкоряється.

Для батьків і студентів тут важливий практичний висновок: це фундаментальна наука, а не технологія, яка змінить життя завтра. Результати таких експериментів накопичуються роками, і навіть відсутність відкриття поступово звужує поле пошуку. Якщо тема цікавить, варто стежити за офіційними публікаціями колаборацій колайдера, а не за перебільшеними переказами в соцмережах.