Crne rupe otkrivaju nove čestice

Potraga za novim česticama obično zahtijeva vrlo visoke razine energije zbog velikih brzina koje su potrebne u sudarima elementarnih čestica pa se iz tog razloga grade i veliki akceleratori čestica poput onog u CERN-u, što se prostire ispod Francuske i Švicarske. Takvim se akceleratorima čestice ubrzavaju gotovo do brzine svjetlosti te se njihovom kolizijom dokazuje postojanje i otkrivaju se nove čestice. No postoje i drugi inovativniji načini otkrivanja novih čestica.

Na Tehničkom sveučilištu u Beču znanstvenici su predstavili metodu koja bi mogla dokazati postojanje hipotetskih “aksiona”. Vjeruje se kako se ove hipotetske čestice akumuliraju oko crne rupe te se njome služe kao svojevrsnim generatorom energije. Postoji mogućnost kako se ovim procesom emitiraju gravitacijski valovi koje bismo bili u stanju izmjeriti.

Aksioni spadaju u grupu hipotetskih čestica vrlo male mase (skupina bozona). Prema Einsteinu, masa je u izravnoj vezi s energijom te možemo zaključiti kako je potrebno vrlo malo energije za njihov nastanak. “Postojanje aksiona nije dokazano, no smatra se vrlo vjerojatnim”, kaže Daniel Grumiller.

Zajedno s Gabrielom Mocanuom, Grumiller je na Tehničkom sveučilištu u Beču (na Zavodu za teorijsku fiziku) došao do izračuna na koji bi se način aksioni mogli otkriti.

Velike čestice

U kvantnoj fizici, svaka je čestica opisana i kao val. Tu pojavu još zovemo i dualnost jer se odnosi na svojstva koja odgovaraju nekad valu, nekad čestici, ovisno o eksperimentu i stanju. Valna duljina korespondira s energijom čestice te su u obrnuto propocionalnom odnosu. To znači da teške čestice imaju male valne duljine, dok bi aksioni zbog svoje male energije mogli imati kilometarske valne duljine. Rezultati koje su dobili Grumiller i Mocanu, na temelju radova Asmine Arvanitaki i Sergeja Dubovskog (SAD/Rusija) pokazali su kako aksioni mogu okruživati čitavu crnu rupu, slično kao što elektroni kruže oko jezgre atoma. Umjesto elektromagnetske sile, koja veže elektrone i atomsku jezgru, ovdje bi na djelu bila druga fundamentalna sila svemira – gravitacijska sila – koja bi u ovom slučaju bila kohezivni faktor između aksiona i crne rupe.

Bozonski oblak

Iako bi međusobna interakcija crne rupe i aksiona bila djelomično slična onoj u atomu, postoji bitna razlika između ta dva slučaja; elektroni su fermioni (čestice polucjelobrojnog spina), što znači da se prema kvantnoj mehanici, točnije Pauilevom principu isključenja, dva fermiona ne mogu istovremeno nalaziti u istom kvantnom stanju. Aksioni s druge pak strane spadaju u bozone (čestice cjelobrojnog spina), što znači da mnogi od njih mogu istovremeno zauzeti isto kvantno stanje. Oni mogu stvoriti tzv. “bozonski oblak” koji okružuje crnu rupu. Ovaj oblak kontinuirano usisava energiju iz crne rupe te povećava broj samih aksiona u oblaku.

Iznenadna smrt

Iako bozoni mogu koegzistirati, tzv. „bozonski oblak“ nije nužno stabilna forma. ”Baš poput pješčanih dina, koje i zbog jednog zrna pijeska mogu vrlo lako skliznuti, tako i ovaj oblak čestica može iznenadno propasti”, kaže Daniel Grumiller. Uzbudljiva stvar tog kraha je to da se bose-nova može izmjeriti. Ovaj bi događaj zavibrirao kroz prostor i vrijeme te bi emitirao gravitacijske valove. Detektor za gravitacijske valove već postoji te se očekuje da će se 2016. godine postići točnost u kojoj bi gravitacijski valovi bili nedvojbeno otkriveni. Najnoviji izračuni u Beču pokazuju da bi nam ti gravitacijski valovi mogli proširiti spoznaje ne samo u astronomiji, već bi nam također mogli reći nešto više i o novim vrstama elementarnih čestica.

Izvor: http://znanost.geek.hr/clanak/crne-rupe-otkrivaju-nove-cestice/#ixzz1zjZ4uAA1

 

Leave a Comment