Алексей Турчин - Война и еще 25 сценариев конца света

Основные риски, связанные с ними, состоят в том, что в установке могут возникнуть некие гипотетические частицы, которые так или иначе будут способны захватывать частицы обычной материи и поглощать их или трансформировать в подобные себе. В основном речь идет о двух гипотетических частицах – микроскопических черных дырах и стрейнджлетах (страпельках). (Помимо них рассматривались еще два класса возможных опасных объектов – магнитные монополи и пузыри «истинного вакуума».)

Сразу отметим, что полнота этого списка опасных объектов ничем не доказана. То есть, хотя и есть достаточные основания полагать, что все они либо безопасны, либо невозможны, это не значит, что нет какого-то пятого класса частиц, о которых мы можем ничего не знать до тех пор, пока их не откроем.

Почему же эти частицы невозможны?

Потому что их существования не допускает стандартная модель, принятая современной физикой. Однако коллайдер построен именно для того, чтобы исследовать границы применимости стандартной модели и найти возможные ее расширения. Здесь возникает логический парадокс: безопасность коллайдера доказывается через то, что мы знаем, тогда как цель запуска БАК – проникнуть в неведомое. Можно сказать так: чтобы полностью исследовать некую систему, нужно ее разобрать, то есть разрушить. Для познания человеческой анатомии потребовалась патологоанатомия. Соответственно окончательное познание тайн Вселенной потребует ее разрушения.

Хотя стандартная модель и не допускает возникновения микроскопических черных дыр в недавно достроенном коллайдере (так как для этого просто не хватит энергии), некоторые расширения этой модели предполагают наличие дополнительных измерений и делают возникновение таких черных дыр возможным со скоростью порядка одной штуки в секунду. С точки зрения современной физики эти микроскопические черные дыры должны немедленно разрушаться Хокинговским излучением – то есть они будут излучать быстрее, чем будут способны притягивать материю.

Правда, с самим Хокинговским излучением есть небольшая проблема: хотя его концепция выглядит теоретически убедительной, у нее нет никаких экспериментальных доказательств. (Поскольку чем больше черная дыра, тем меньше она излучает «по Хокингу», при этом у наблюдаемых, причем косвенно, космических черных дыр это излучение ничтожно мало и не может быть зафиксировано.)

А что если излучение не сработает?

Предполагается, что даже если микроскопическая черная дыра возникнет в БАК и даже если она не разрушится Хокинговским излучением, она будет настолько малой массы и размеров, что будет намного меньше размеров атома, и ее гравитационное поле тоже будет простираться на расстояния, меньшие размеров ядра атома. Таким образом, такая черная дыра будет очень мало способна к каким-либо реакциям. Она может свободно летать среди вещества, никак с ним не взаимодействуя.

Вместе с тем существует теория, согласно которой в процессе формирования такая микроскопическая черная дыра приобретет электрический заряд или магнитный момент и в силу этого все же начнет гораздо быстрее притягивать к себе электрически заряженные ядра атомов и электроны. По мере роста ее массы ее способность поглощать материю тоже будет расти, и не известно, по какому закону – степенному или экспоненциальному.

Небольшим утешением может быть то, что процесс начального роста микроскопической черной дыры может быть крайне медленным. (Можно, например, предположить, что катастрофа с микроскопической черной дырой уже произошла при работе предыдущих ускорителей (например, RHIC) и мы пока не наблюдаем ее проявлений, так как она пока еще не выросла.)

То есть черная дыра может возникнуть на коллайдере БАК, и никто этого не заметит. Она погрузится в центр Земли, где начнет очень медленно, но с растущей скоростью набирать массу. По некоторым предположениям, это потребует миллионов и миллиардов лет, прежде чем станет заметным – а значит, не угрожает безопасности человечества. Однако, как показано в статье Benjamin Koch, Marcus Bleicher Horst Stb'cker. Exclusion of black hole disaster scenarios at the LHC ( http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0807/0807.3349v1.pdf), в случае, если наша Вселенная имеет одно скрытое измерение, время поглощения Земли составит 27 лет, а если два – то десять тысяч триллионов лет. (Понятно, что только первый сценарий заслуживает внимания.) 27 лет – это, конечно, не те несколько секунд, за которые поглощается Земля на известном видеоролике, выложенном на YouTube.

Отметим, однако, что человечество погибнет гораздо раньше, чем произойдет полное поглощение Земли черной дырой. Поскольку примерно половина массы при поглощении вещества черными дырами переходит в энергию излучения (за счет этого светят квазары), то процесс поглощения планеты будет сопровождаться ее разогревом. То есть вначале, например, из-под земли начнут вырываться потоки раскаленных газов в виде мощнейших вулканических извержений, которые сделают атмосферу непригодной для дыхания.

Итак, микроскопическая черная дыра может быть опасной, только если ряд теоретических предположений окажется истинным. Понятно, что это маловероятно, хотя каким образом применять понятие вероятности к тем или иным свойствам законов Вселенной, не вполне ясно.

Однако это еще не все: кроме теоретического способа обоснования безопасности коллайдера существует еще один – основанный на эмпирических свидетельствах.

Эмпирические «заверения в безопасности» строятся на том факте, что энергии космических лучей, которые непрерывно бомбардируют атмосферу Земли, гораздо выше энергий, которые будут достигаться в коллайдере. А раз Земля до сих пор существует, то, значит, и установка безопасна. Более продвинутые версии доказательств используют тот факт, что существуют Луна, нейтронные звезды и белые карлики, несмотря на их непрерывную бомбардировку космическими лучами.

То есть любые эмпирические доказательства безопасности основываются на определенных аналогиях, при том что БАК – сооружение уникальное. Например, говорится о том, что происходящее в коллайдере аналогично тому, что уже триллион триллионов раз происходило на Земле и во Вселенной без каких-либо негативных последствий. Действительно, нет сомнений в том, что случились триллионы столкновений атмосферы Земли с космическими лучами – однако то, что этот процесс ПОЛНОСТЬЮ аналогичен тому, что происходит в коллайдере, это лишь предположение. (Подробно возражения относительно «аналогичности» процессов приводятся в главе «Физические эксперименты», при этом следует подчеркнуть, что наличие возражений само по себе вовсе не означает, что катастрофа с коллайдером неизбежна или что я в ней уверен.)