پیش بینی ها اخیر، دوباره این پرسش را برجسته کرده اند که آیا شتابدهنده های ذرات می توانند سیاهچاله تولید کنند؟

پس از سال ها تمرکز بر روی سیاهچاله های غول پیکر که پس از رمبش¹ ستارگان شکل می گیرند و سیاهچاله های بسیار پرجرم در مرکز کهکشان ها، فیزیکدان ها اخیرا شروع به مطالعه سیاهچاله های میکروسکوپی با جرم های بسیار کوچک کرده اند.

یکی از دلایل مطالعه این اجرام این است که ممکن است آن ها در طی مهبانگ شکل گرفته باشند و تا جهان امروزی نیز وجود داشته باشند. وجود چنین سیاهچاله های اولیه ای یکی از توضیح های ممکن برای جرم گمشده عالم است.

یکی از دلایل دیگر که فیزیکدان ها به ریزسیاهچاله ها علاقه مند هستند، این است که برخی از نظریه پردازان پیش بینی می کنند که برخوردهنده بزرگ هادرونی (LHC) آن ها را تولید می کند.

بنابراین، کار جیا دوالی² و همکارانش در دانشگاه لودویک-ماکسیمیلان³ مونیخ در آلمان توجه زیادی را جلب کرده است. این دانشمندان می گویند که اگر سیاهچاله ها بر روی این مقیاس کوانتومی کوچک شکل بگیرند، جرم آن ها باید گسسته باشد. استدلال آن ها ساده است. اگر جرم سیاهچاله گسسته نباشد، جرم اصولا می تواند هر مقداری را بگیرد و اگر این طور باشد، آهنگ تولید ریزسیاهچاله ها بینهایت خواهد بود و آن ها می توانند در هر برخوردی و در هر انرژی شکل بگیرند. از آن جایی که به وضوح چنین نیست، جرم های ریزسیاهچاله ها باید گسسته باشد.

بلافاصله سوالات مهمی بروز می کند: چه موضوعی منجر به گسسته شدن جرم سیاهچاله ها می شود؟ دوالی و همکارانش، به شکلی منطقی استدلال می کنند که سیاهچاله ها باید در واحدهای طول بنیادی پلانک گسسته باشند. اما دقیقا معلوم نیست که چگونه این امر باعث خلق و فنای آن ها می شود.

آنها پیشنهاد می دهند که ابتدا، ریزسیاهچاله ها در پایین ترین حالت کوانتومی خودشان در LHC و به شکل تشدید کوانتومی ظاهر می شوند؛ آن چه فیزیکدانان ذرات، برآمدگی در داده‌هایشان می خوانند. در ابتدا تمایز بین آن ها و ذرات معمولی دشوار است، اما آزمایش های انرژی بالاتر باعث می شوند که سیاهچاله ها در حالات کوانتومی بالاتر نیز آشکار شوند.

هم اکنون، راهی برای این نیست که بفهمیم دقیقا در چه انرژی باید انتظار دیدن آن ها را داشته باشیم. دوالی و همکاران به درستی اشاره می کنند که: «برای کشف شکل دقیق قانون گسستگی برای کمترین تشدیدهای سیاهچاله، ما نیاز به ورودی های تجربی بیشتر داریم». مقاله آنها روشن می کند که فهم ما از ریزسیاهچاله ها سریعا در حال تغییر است.

 منبع:

Black Hole Mass Must Be Quantized, Say Physicists

The Physics ArXiv Blog ; July 8, 2011

Gia Dvali, Cesar Gomez, Slava Mukhanov,” Black Hole Masses are Quantized”, http://arxiv.org/abs/1106.5894

پانوشت:

1. Collapse
2. Gia Dvali
3. Ludwig-Maximilians-Universitat