Lỗ đen trên trái đất?

Lỗ đen trên trái đất?

Sergey Komarov
"Hóa học và cuộc sống" №8, 2018

Ảnh: Christian Miki, Đại học Hawaii-Manoa

Có đúng là một hố đen đang phát triển trong trái đất, và người Mỹ đã xác nhận điều này bằng một quan sát gần đây? Brad? Và trên Internet, họ viết rằng nó đang phát triển … Nhưng nếu những người dân tò mò của Mạng đọc các nguồn gốc, họ sẽ biết điều gì có thể buộc các nhà vật lí xem xét một kịch bản kỳ lạ như vậy.

Quả thật, tôi nói với bạn: ngày 4 tháng 5 năm 1925, trái đất sẽ bay vào trục thiên đường!
M. A. Bulgakov, "Trái tim của một con chó"

Biến đổi kiểm tra

"Các nhà vật lý đã xác nhận sự phát triển của một lỗ đen bên trong Trái Đất." Đây là cách nhà báo vô danh A.N. vào ngày 25 tháng 7 năm 2018 đã đặt tên tài liệu của anh ấy trên trang web của cơ quan ANHA, được tạo ra tại Bỉ bởi một nhóm các nhà báo người Kurd. Làm thế nào lỗ đen bên trong hành tinh của chúng ta liên quan đến phong trào giải phóng người Kurd là không rõ ràng, nhưng thông điệp này được hệ thống tìm kiếm đưa ra như là nguồn khởi đầu cho công việc của các nhà báo từ các ấn phẩm trực tuyến chuyên cung cấp tin tức siêu thú vị cho công chúng. Bản chất của thông điệp người Kurd là trong tạp chí Thư đánh giá vật lý Bài báo mới nhất về hoạt động của đầu dò ANITA đã được công bố. Nó bay qua Nam Cực và bắt các dòng neutrino. Vì vậy, từ dữ liệu thăm dò nó theo sau là một lỗ đen đang phát triển trong trái đất.Tuy nhiên, một nhà báo người Kurd cho biết thêm, một số nhà khoa học tin rằng đây là dấu hiệu cho thấy sự xuất hiện của phản ứng nhiệt hạch bên trong Trái đất, điều này giải thích sự nóng lên toàn cầu.

ANITA đang chuẩn bị bay. Ảnh: Brian Hill của Hawaii-Manoa

Các nhà báo Nga, sáng tạo làm lại văn bản, thêm vào đó, theo một số chuyên gia, đây không phải là một lỗ đen chơi khăm, nhưng một cuộc chạy đua của những người đào đất gửi neutrino đến bề mặt Trái Đất. Nói chung, các ý kiến ​​phân tán, nhưng nghiên cứu tiếp tục (sau này là chân lý tuyệt đối: thăm dò tiếp tục quan sát).

Điều thú vị nhất ở đây là bài báo không được xuất bản, nó chỉ được chấp nhận trên báo chí, và không thể tìm thấy toàn văn trên trang web của tạp chí vào thời điểm đó – chỉ là một bản tóm tắt mà không có một từ về lỗ đen hoặc phản ứng nhiệt hạch, và trong số 63 đồng tác giả không ai có tên cuối cùng của người Kurd. Tuy nhiên, như thường lệ ngày nay, văn bản sơ bộ của bài viết là trên arXiv.com, và nó đã có từ ngày 14 tháng 3 năm 2018. Có thể trích xuất các chi tiết của nghiên cứu thú vị này từ văn bản này, mà người ta có thể bày tỏ lòng biết ơn đến các nhà báo mạng đã thu hút sự chú ý đến điều này không phải là rất, ngay từ cái nhìn đầu tiên, công việc ấn tượng.

Khói trên băng

Bản chất của công việc là như sau. Đầu dò ANIT của NASA (từ Antispctic Impulsive Transient ArrayNam Cực Pulse Span) lần đầu tiên được đưa vào chuyến bay vòng quanh Nam Cực một thời gian dài trước đây – vào ngày 15 tháng 12 năm 2006, gần ga McMurdo. Kể từ đó, khoảng hai năm một lần, nó bay khoảng một tháng trong một quả bóng trong khí quyển phía trên ở độ cao 35-37 km trên mực nước biển hoặc 33-35 km trên bề mặt của băng, dần dần chuyển sang cực. Nhiệm vụ của thí nghiệm là ghi lại sự xuất hiện của các neutrino siêu năng lượng có nguồn gốc vũ trụ. Sau khi thu thập dữ liệu, các nhà nghiên cứu phân tích chúng trong một vài năm, thay đổi một cái gì đó trong máy dò và khởi động lại đầu dò. Thí nghiệm thứ tư diễn ra vào cuối năm 2016, vì vậy, rõ ràng, chúng tôi sẽ sớm tìm ra kết quả mới. Cho đến nay, phân tích được giảm xuống cho những sự kiện được ghi lại trong ba chuyến bay đầu tiên.

Từ nơi mà các neutrino siêu năng lượng, năng lượng exaelectron-volt (EEV) đến – và nó gấp hàng triệu lần Teraelectron-Volt (TeV), đạt được trên thiết bị mạnh nhất được tạo ra bởi con người, Large Hadron Collider, chúng ta sẽ thảo luận bên dưới. phương pháp phát hiện các neutrino như vậy.

Năm 1962, G. A.Askar'yan, người chiến thắng trong tương lai của giải thưởng Lenin, và sau đó là một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. P. N. Lebedeva (FIAN) đưa ra một ý tưởng thú vị. Nếu một hạt di chuyển dọc theo một môi trường rắn ở tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng trong môi trường này, nó sẽ làm tăng kích thước nhỏ gọn, vài cm khối, đám mây hạt tích điện – electron và positron. Đám mây này không được để lại dấu vết nào do tính bình đẳng của tổng điện tích và electron. Tuy nhiên, Askar'yan cho rằng khi di chuyển trong môi trường dày đặc, sự bình đẳng về số lượng các hạt này bị vi phạm rất nhanh – có thêm 20% electron, tức là dòng điện phát sinh tạo ra bức xạ mạch lạc (như trong laser) với các đặc tính nhất định. Đã bắt được bức xạ này, bạn có thể khắc phục sự hiện diện của một đám mây như vậy.

Lược đồ phát hiện neutrino cho hiệu ứng Askarjan. Hình Predrag Miochinovic

Cho đến cuối những năm 80, ý tưởng của Askaryan không thu hút sự chú ý đặc biệt, nhưng khi các vật lý thiên văn phát triển, các nhà nghiên cứu đã có nhiệm vụ ghi lại các neutrino siêu năng lượng. Như được biết đến từ vật lý, năng lượng càng cao, dòng hạt càng nhỏ.Theo đó, các hạt nhỏ hơn, lớn hơn phải là máy dò, đặc biệt là do thực tế rằng các neutrino tương tác cực kỳ miễn cưỡng với vật chất. Giả sử, một mét khối băng là khá thích hợp để chụp các neutrino với năng lượng TeV: một detector Icecube được xây dựng ở Nam Cực. Tuy nhiên, để sửa một neutrino với năng lượng gấp hàng nghìn lần (PeV), cần hàng ngàn mét khối băng, và cho năng lượng xả tiếp theo, EeV, hàng triệu là cần thiết.

Không thể xây dựng một máy dò như vậy, vì vậy bạn phải sử dụng một số vật thể tự nhiên, chẳng hạn như dải băng của Nam Cực hoặc Mặt Trăng. Đầu tiên là thuận tiện nhất. Đầu tiên, dễ dàng hơn để khởi động một cuộc thăm dò trên Nam Cực hơn là trang bị cho một cuộc thám hiểm liên hành tinh. Thứ hai, băng lạnh, là một chất điện môi, phát ra hoàn toàn phát xạ vô tuyến, cụ thể là phát xạ radio, và sẽ xảy ra khi hiệu ứng Askarjan được nhận ra trong trường hợp neutrino siêu năng lượng.

Vào cuối những năm 1990 và đầu những năm 2000, các thí nghiệm đã được thực hiện để xác nhận hiệu ứng Askarjan trong các chất điện môi như muối, âm lịch và băng. Ví dụ, để kiểm tra sự phù hợp của máy phát hiện sau này, vào năm 2006, các nhà nghiên cứu đã đặt ra năm tấn rưỡi băng nguyên chất và gửi một chùm electron và proton từ máy gia tốc tới nó.Trên băng ở độ cao tám mét treo một đầu dò ANITA, ghi lại bức xạ tương ứng. Vì vậy, hiệu suất của ông đã được chứng minh.

Sự kiện

Và bắt đầu nghiên cứu. Đầu dò bay qua Nam Cực, trong một chuyến bay xung quanh quan sát khoảng một triệu rưỡi triệu kilômét băng. Than ôi, không một tín hiệu nào từ neutrino năng lượng cao đâm vào băng Nam Cực được ghi lại. Tuy nhiên, một số sự kiện thú vị đã được chú ý. Trước hết, đây là dấu vết của các hạt tia vũ trụ, siêu năng lượng, với năng lượng trong EEV, đi vào bầu khí quyển. Có một vài chục sự kiện như vậy trên chuyến bay đầu tiên và thứ ba (trong chuyến bay thứ hai xung quanh ANITA, nhiệm vụ sửa chữa các dấu vết của tia vũ trụ đã bị hủy bỏ). Khi một hạt tia năng lượng đi vào bầu khí quyển, nó va chạm với một phân tử và tạo ra một vòi sen của các hạt thứ cấp. Những người đó, lần lượt, hình thành phát xạ radio, và nó, phản xạ từ băng, đi vào máy dò thăm dò. Thực tế là trận mưa rơi đang rơi xuống, và bức xạ được phản xạ và bay lên là rất quan trọng: điều này ảnh hưởng đến sự phân cực của tín hiệu. Ăng-ten ANIT hoàn toàn có thể nắm bắt được sự phân cực này và do đó phân biệt tín hiệunguồn gốc vũ trụ từ tín hiệu nhân tạo. Nói chung, các tín hiệu từ tia vũ trụ được mong đợi.

Nhưng trong số những tín hiệu được ghi lại thì nó hơi lạ. Trong chuyến bay đầu tiên, hai tín hiệu được tìm thấy đến từ đường chân trời, mà sự phản chiếu của nó không làm thay đổi sự phân cực. Trong tất cả các khía cạnh khác, tín hiệu tương ứng với tín hiệu thu được từ các tia vũ trụ. Hai tín hiệu này được xác định là đến từ một tia vũ trụ truyền theo chiều ngang.

Nhưng có hai tín hiệu bất thường hơn. Việc đầu tiên, thu được trong chuyến bay đầu tiên, ban đầu bị từ chối, bởi vì nó không phù hợp với lý thuyết ở tất cả. Nhưng khi một tín hiệu tương tự được ghi lại trong chuyến bay thứ ba, chúng phải được phân tích thêm. Cả hai tín hiệu đến từ đường chân trời: phối hợp góc tương ứng với −27-30 °. Trong thực tế, tín hiệu đến từ mặt đất, và nó lan ra, nghĩa là, nó không được phản ánh. Hóa ra là những tín hiệu này được tạo ra bởi một vòi electron electron (với năng lượng 0,5 EV) của các hạt phát sinh trong băng hoặc thấp trên nó và bay lên phía trên vũ trụ.

Đây là sự kiện gì từ neutrino năng lượng cao? Không, hình dạng của tín hiệu không hoàn toàn tương ứng với lý thuyết về hiệu ứng Askarjan.Và nó đã ở đây mà tất cả các loại tưởng tượng đã bắt đầu, đặc biệt là những người gây ra một cảm giác trong tháng 7 năm 2018.

Giả thuyết tàu

Vấn đề chính là trên Trái Đất, không có nguồn đủ năng lượng để tạo ra một hạt có năng lượng trong các điện tử Exa-electron. Do đó, người ta phải chuyển sang nguồn gốc vũ trụ. Tuy nhiên, nếu một trận mưa như trút phát ra một hạt vũ trụ tấn công Trái Đất từ ​​phía đối diện của đầu dò ANITA, nó có nghĩa là nó đã di chuyển từ 5 đến 7 nghìn kilômét. Không có ion tia vũ trụ nào có khả năng, chỉ có neutrino. Do đó, người ta cho rằng vòi sen đã tạo ra một lepton tau được tạo ra bởi sự va chạm của các neutrino tau với vật chất. Trong trường hợp này, chính neutrino sở hữu năng lượng electron electron-volt. Đây là lepton tau, có độ không ổn định cao, nhưng di chuyển với vận tốc gần với tốc độ ánh sáng, có thể sống đến mức mà bề mặt băng giao nhau với bầu khí quyển, hoặc bay ra khỏi băng đến độ cao vài kilômet, nơi nó sẽ tan rã. các hạt.

Có một điểm yếu trong giả thuyết tuyệt đẹp này. Neutrino năng lượng như vậy trong suốt cuộc hành trình của họ qua Trái đất nên đã tương tác với hàng chục lần với vật chất và biến mất, làm phát sinh các lepton tau.Sau đó, thứ hai, có thể tạo ra các neutrino tau sau đây, nhưng với năng lượng ít hơn nhiều. Nó chỉ ra rằng với một cơ chế như vậy, một neutrino năng lượng cao hơn nhiều nên ở đầu vào hơn là có thể, dựa trên hình ảnh hiện tại của vũ trụ: nếu không, năng lượng cần thiết không nên thu được ở đầu ra của lepton tau. Điều này có nghĩa là cần phải xem xét lại mô hình tương tác của neutrino với vật chất, để đảm bảo đi du lịch không bị cản trở thông qua hàng ngàn cây số, hoặc để tìm kiếm các nguồn neutrino siêu năng lượng khác.

Trong một nỗ lực tìm ra ít nhất một số giải thích, các nhà nghiên cứu đã xem xét liệu có một thảm họa trong khu vực bên phải của không gian có khả năng tạo ra đủ neutrino năng lượng cao hay không. Trong trường hợp thứ hai, quả thật vậy, có thể tìm thấy siêu tân tinh SN2014dz, có thể chịu trách nhiệm cho sự kiện này, nhưng xác suất này là không đáng kể về mặt thống kê. Ngoài ra, độ sáng neutrino của nó hóa ra cao hơn nhiều so với dữ liệu độ sáng trong phạm vi nhìn thấy được, và các máy dò neutrino khác đã nhận thấy những neutrino này. Và tại sự kiện đầu tiên không có ứng cử viên nào có thể được tìm thấy ở tất cả.Các nhà vật lý dừng lại ở đó, hy vọng sẽ có thêm thông tin trong các chuyến bay ANITA tiếp theo, và trong cơ sở dữ liệu với kết quả quan sát các máy dò khác, để tìm một thứ liên quan đến cả hai sự kiện bất thường.

Neutrino vũ trụ

Siêu năng lượng neutrino là một trong những chủ đề nóng nhất trong vật lý thiên văn. Đây là cách mà người tham gia của sự hợp tác ANITA Predrag Miochinovich đã nói về chúng một cách thơ mộng tại Stanford năm 2004: cấu trúc bên trong của những cỗ máy năng lượng nhất trong vũ trụ "(arXiv: astro-ph / 0503304v1, 14 Mar 2005).

Vấn đề là thế này. Vào những năm 60, khi Askar'yan phát minh ra cơ chế tác dụng được đặt tên theo ông, hai nhóm nhà vật lý lý thuyết khác đã phát minh ra những hạn chế về năng lượng của tia vũ trụ. Đây là Kenneth Grayson từ Đại học Cornell và G. T. Zatsepin và A. V. Kuzmin từ FIAN. Các bài báo của họ được xuất bản vào năm 1966, tức là sau khi các phép đo ngẫu nhiên của Arnaud Penzias và Robert Wilson ghi lại sự hiện diện của bức xạ liên quan với nhiệt độ, họ đã nhận giải Nobel Vật lý năm 1978.Việc tính toán dựa trên dữ liệu của họ cho thấy rằng các proton có năng lượng 10-100 EeV sẽ va chạm với các photon relic và mất năng lượng, tạo ra các hạt con gái. Chiều dài đường dẫn hóa ra là lớn, khoảng 50 MPS, nhưng nó vẫn nhỏ hơn nhiều so với kích thước của Vũ trụ nhìn thấy được. Do đó, năng lượng của tia vũ trụ không thể vượt quá giới hạn này (bây giờ nó được gọi là giới hạn GZK, bởi tên của những người khám phá). Thật vậy, dữ liệu đáng tin cậy chỉ ra rằng các tia vũ trụ năng lượng cao hơn vẫn chưa có được.

Một chút sau đó, vào năm 1969, V. A. Berezinsky (người không sống theo giải Nobel xứng đáng cho các dao động neutrino, xem Hóa học và Đời sống, số 11, 2016) và G. T. Zatsepin đã cho thấy rằng trong những vụ va chạm như vậy thì neutrino được sinh ra với năng lượng một vài đơn đặt hàng của cường độ thấp hơn so với các hạt ban đầu của tia vũ trụ. Các neutrino như vậy với năng lượng trong EEV hoặc ít hơn một chút được gọi là GZ-neutrino, và ở đây chúng tương tác yếu với nền vi sóng mà chúng có thể bay từ độ sâu của vũ trụ đến Trái đất. Nếu có thể sửa chúng, lý thuyết sẽ nhận được một xác nhận đáng tin cậy.

Nhưng, như bạn có thể thấy, trong thời gian này mọi thứ sẽ không tốt với anh ta, nhưng một số loại dữ liệu không thể hiểu được không tuân theo bất kỳ lý thuyết nào xuất hiện.Và kể từ khi nguồn gốc vũ trụ của cả hai hạt được phát hiện được đề cập, sự cám dỗ nảy sinh để nói: nếu nó là cái gì khác? nếu nguồn của họ ở trong trái đất thì sao? Vì năng lượng của các hạt rất cao, vậy thì chúng có nên tạo ra sự sáng tạo khủng khiếp nhất của Vũ trụ – một hố đen không?

Phổ hạt ước tính trong quá trình bay hơi của một lỗ đen vi mô được hình thành trong Large Hadron Collider (Timothy L. Barklow, Albert De Roeck. Vật lý tại các bộ va chạm tuyến tính Multi-TeV, arXiv: hep-ph / 0112313v1, 22/12/2001)

Về nguyên tắc, cuộc đối thoại rằng một neutrino năng lượng cực cao, khi va chạm với băng, có thể biến thành một lỗ đen vi mô, đã diễn ra trong một thời gian dài, ngay cả ở giai đoạn chuẩn bị cho thí nghiệm ANITA. Như Predrag Miochinovich đã lưu ý trong bài phát biểu nói trên, đề cập đến hai bài báo năm 2002, một lỗ như vậy sẽ ngay lập tức bốc hơi bằng cơ chế Hawking và tạo ra các hạt mưa, có thể được khắc phục do hiệu ứng tương tự của Askar'yan. Điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng sai số lượng các sự kiện được ANITA ghi lại. Vì không có sự kiện neutrino nào trong 12 năm hoạt động đã được quan sát, có vẻ như giả thuyết này không nhất quán lắm.

Nhưng có thể một lỗ đen vi mô có nguồn gốc vũ trụ làm rung chuyển Trái đất và bay ra từ phía bên kia, gây ra một vòi sen năng lượng cao của các hạt đi lên, tương tự như một hạt thu được bởi sự tan rã của một lepton tau? Câu hỏi không đơn giản, và câu trả lời phụ thuộc vào cách một lỗ đen hoạt động như thế nào.

Trong khuôn khổ của sự đồng thuận hiện có, một lỗ đen vi mô từ một hạt có năng lượng lớn hơn TeV có thể hình thành, với điều kiện là không gian của chúng ta có các chiều không gian ẩn. Trong quá trình bay hơi, nó tạo thành một tập hợp các hạt cơ bản, nhưng phổ của chúng chưa được biết, và các lí thuyết khác nhau đưa ra các ước lượng rất khác nhau, đặc biệt là không chỉ các tham số của các chiều không gian ẩn mà cả sự tồn tại của chúng là vấn đề. Trong các máy dò đặc biệt của máy gia tốc của các hạt cơ bản, rất dễ phân biệt các sản phẩm bay hơi của hố đen và sự phân rã của lepton. Nhưng liệu nó có thể được thực hiện bởi ANITA, chỉ bắt giữ phát xạ vô tuyến, không rõ ràng.

Điều chính là có những kịch bản mà theo đó, một khi phát sinh, một lỗ đen vi mô hóa ra là tồn tại lâu dài. Nó bốc hơi chỉ khi nó lớn hơn kích thước của các kích thước ẩn, và cho đến thời điểm này nó là một trong hai ổn định hoặc hấp thụ chất và phát triển.Trong một kịch bản như vậy, bay qua Trái đất (mất vài chục mili giây) và hấp thu chất, lợi ích của mật độ cao, lỗ, đạt tới kích thước quan trọng, đi vào trạng thái siêu bền: bao nhiêu chất hấp thu, rất nhiều bốc hơi dưới dạng các hạt mưa. Những vòi sen này sẽ gây ra bức xạ lan truyền lên trên, bao gồm phát xạ vô tuyến phát ra từ độ sâu của Trái Đất. Sau khi bay vượt quá giới hạn của khối rắn, lỗ sẽ mất khả năng phát triển do mật độ thấp của chất xung quanh, nó sẽ đóng trong các kích thước ẩn và biến mất mà không có dấu vết trong không gian.

Có thể là những cân nhắc giả định như vậy, dựa trên các mô hình chưa được kiểm chứng và có tính đầu cơ cao, cho phép những người đam mê cá nhân thu hút một lỗ đen bên trong Trái đất để giải thích các dị thường được ghi lại bởi đầu dò ANIT.


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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