Учёные рассчитали вероятность образования чёрной дыры при столкновении электронов

Согласно новым расчётам, образование чёрной дыры в результате столкновения электронов возможно, но крайне маловероятно.

Иллюстрация Pixabay.

Можно ли создать чёрную дыру, сталкивая электроны в ускорителе? Физики оценили вероятность такого события. Оказалось, что оно крайне маловероятно, хотя исключить его нельзя.

Расчёты исследователей из Италии и США опубликованы в журнале Physics Letters B.

Существует гипотеза, согласно которой две сталкивающиеся частицы могут образовать чёрную дыру. Для этого нужно, чтобы они сблизились до дистанции меньше радиуса Шварцшильда. Последний, к слову, зависит от энергии столкновения. Кроме того, в его расчёте используются такие константы как гравитационная постоянная и скорость света в вакууме.

Известно, что гравитационная постоянная составляет порядка 10-11 Н м2/кг2. Казалось бы, это не оставляет чёрным дырам никаких шансов на рождение. Ведь для энергии порядка 10 тераэлектронвольт (энергия столкновения протонов на Большом адронном коллайдере) радиус Шварцшильда получается порядка 10-51 метра. Это на 40 порядков (!) меньше радиуса атома водорода. Совершенно невероятно, чтобы две частицы попали друг в друга настолько точно.

Однако, согласно некоторым теориям, при больших энергиях столкновения частиц гравитационная постоянная резко возрастает. Это связано с включением ещё одного гипотетического механизма гравитационного притяжения: тяготение обеспечивает не только гравитон, но и бозон Хиггса. Правда, эта добавочная гравитация существует лишь на очень малых расстояниях.

Может ли при столкновении двух электронов образоваться чёрная дыра, если гравитационная постоянная действительно возрастает? На этот вопрос и отвечали авторы нового исследования. При этом они учитывали, что сближающиеся электроны будут взаимодействовать друг с другом.

Эта задача чрезвычайно сложна математически, поэтому физики пошли на ряд упрощений. Во-первых, они пренебрегли спином электронов. Во-вторых, считалось, что частицы взаимодействуют только через электростатическое поле, магнитные же эффекты не принимались во внимание (они, впрочем, гораздо слабее электрического отталкивания). В-третьих, исследователи несколько упростили поведение электронов при движении с околосветовой скоростью.

Произведя расчёты двумя способами, физики пришли к не слишком оптимистичному выводу. Сечение реакции (величина, характеризующая долю прореагировавших частиц) оказалась равна мизерной величине 5×10-49 квадратных метров. Это значит, что на ускорителе со светимостью Большого адронного коллайдера одно такое событие можно будет наблюдать примерно раз в 10 тысяч лет непрерывной работы. При этом увеличение энергии столкновений ситуацию не меняет.

Отметим, что даже если чёрная дыра однажды и образуется, это ничем не грозит человечеству. Она распадётся за счёт излучения Хокинга за считанные доли секунды.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о возможных следах чёрных дыр из предыдущей вселенной.