Wie gefährlich sind schwarze Löcher: die Zukunft der Erde

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Wie gefährlich sind schwarze Löcher: die Zukunft der Erde
Wie gefährlich sind schwarze Löcher: die Zukunft der Erde
Anonim

In unserer Galaxie gibt es Millionen von Schwarzen Löchern mit einer Masse von mehreren Sonnenmassen (plus ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum). Aber es scheint kein einziges Schwarzes Loch im Umkreis von hundert Lichtjahren um die Sonne zu geben, also laufen wir nicht Gefahr, mit einem zu kollidieren.

Wie gefährlich sind schwarze Löcher: die Zukunft der Erde
Wie gefährlich sind schwarze Löcher: die Zukunft der Erde

Ein Schwarzes Loch stellt nur in der Nähe seines Ereignishorizonts eine wirkliche Gefahr dar, dessen Radius bei stellaren Löchern mehrere zehn Kilometer nicht überschreitet. Außerhalb des Horizonts manifestiert sich das Loch als gewöhnlicher physischer Körper, der gemäß Newtons Gesetz andere Körper anzieht. Selbst sehr nahe am Sonnensystem kann die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs nur die Umlaufbahnen von Planeten und Asteroiden stören. Natürlich ist daran nichts Gutes, aber ein Treffen mit einem gewöhnlichen Stern gleicher Masse ist wegen seiner alles brennenden Strahlung viel gefährlicher.

Killerphysiker

Aber was ist mit den unheimlichen Mini-Schwarzen Löchern, die verantwortungslose Physiker angeblich auf ihren Höllenmaschinen herstellen werden? Was ist, wenn sie immer noch mindestens eines schaffen, wenn auch unbeabsichtigt, und das neugeborene Loch unseren Planeten verschlingen wird?

Hab keine Angst. Selbst wenn der Large Hadron Collider beginnt, jede Sekunde ein Mini-Loch mit einer Masse von tausend bis zehntausend Protonenmassen zu erzeugen (ein solches Ergebnis widerspricht einigen Modellen der Kollision ultrarelativistischer Protonen auf der Grundlage der Superstring-Theorie nicht), Sowohl einzeln als auch zusammen werden sie weder für den Beschleuniger noch für die Menschheit die geringste Gefahr darstellen. Jedes dieser Löcher ist aufgrund der Hawking-Strahlung dazu verdammt, fast augenblicklich zu verdampfen und wird daher nicht länger als 10-26-10-27 s leben. In so kurzer Zeit wird sie keinen Schaden anrichten - sie wird einfach keine Zeit haben. Natürlich könnten Skeptiker sagen, dass Stephen Hawking und andere Physiker falsch liegen und dass Schwarze Löcher viel langsamer (oder überhaupt nicht) verdampfen werden. Tatsache ist jedoch, dass die Theorie, die die Entstehung eines Schwarzen Lochs bei der Kollision von Protonen zulässt, eindeutig auf seiner ultraschnellen Verdampfung besteht. Wenn Sie das nicht glauben, müssen Sie die Theorie aufheben - und wo kommen dann schwarze Löcher her?

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Und plötzlich?

Ist es möglich, das Schicksal des Planeten zu riskieren? Nun, lassen Sie uns lobenswerte Vorsicht w alten lassen und davon ausgehen, dass ein Mini-Loch mit einer Masse von mehreren tausend Protonenmassen geboren wurde, aber nicht verdampfen wollte. Mal sehen, was in diesem Szenario passiert. Der Radius des Lochs (oder vielmehr der Radius seines Ereignishorizonts) beträgt ungefähr 10-16cm - 0,001 Protonenradius (aus Gründen der Genauigkeit stellen wir fest, dass dieser Wert ist durch eine andere Formel bestimmt wird als der Radius eines kosmischen Schwarzen Lochs, sonst ist er um 33 Größenordnungen kleiner). Die Fläche eines Kreises mit diesem Durchmesser ist gleich 10-32cm2Erinnern wir uns nun an die durchschnittliche Dichte der terrestrischen Materie beträgt 5,4 g/cm3 Es ist nicht schwer zu berechnen, dass pro 300 km zurückgelegter Strecke ein neugeborenes Loch im Durchschnitt nur mit einem Proton oder Neutron kollidiert. Aufgrund der geringen Größe des Lochs wird ein solches Treffen für das Nukleon mit ziemlicher Sicherheit folgenlos verlaufen. Aber selbst wenn das Loch jedes der Partikel frisst, die unter seine Hand kommen, wird es seine böse Tat nicht mehr als 40 Mal tun können, bevor es die Erde durchbohrt und in den Weltraum geht (die Länge des Erddurchmessers beträgt 12.000 km - 40 x 300 km). Selbst die maximale Schwarze-Loch-Produktivität des Colliders wird unserem Planeten nur 40 Nukleonen pro Sekunde entziehen können - irgendwie wird die Erde einen solchen Verlust überleben.

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Warum brauchen wir einen Panzer

Der LHC (Large Handron Collider) ist die komplexeste wissenschaftliche Anlage, die von Menschen geschaffen wurde. Der etwa 27 km lange unterirdische LHC-Ring verläuft unter dem Territorium Frankreichs und der Schweiz. Die Hauptaufgabe des LHC besteht natürlich nicht darin, schwarze Mini-Löcher zu erh alten. Zunächst hoffen die Physiker, den Higgs-Mechanismus der elektroschwachen Symmetriebrechung (durch den Nachweis des Higgs-Bosons) untersuchen zu können, aber die wissenschaftlichen Aufgaben des LHC beschränken sich nicht darauf. Vielleicht wird es möglich sein, die im Rahmen der Theorie der Supersymmetrie getroffenen Vorhersagen experimentell zu bestätigen, die Eigenschaften von schweren Quarks (Top-Quarks) und Quark-Gluon-Plasma zu untersuchen und auch einige interessante exotische Hypothesen über die vorgeschlagene Struktur unserer Welt zu testen von Theoretikern in den letzten Jahren.

Und wenn das Loch auf der Erde bleibt? Dies ist im Prinzip möglich, wenn seine Startgeschwindigkeit kleiner als die erste Raumgeschwindigkeit ist. Berechnungen zeigen, dass dies höchstens einmal am Tag passieren kann. Wir gehen davon aus, dass das neugeborene Loch entlang des Radius direkt zum Erdmittelpunkt und von dort auf direktem Weg zu den Antipoden ging. Wenn sie nicht in den Weltraum fliegt, kehrt sie auf derselben Flugbahn zurück und schwingt auf ihr wie ein Pendel. Bei jedem Lauf, der 42 Minuten dauern wird, wird das Loch maximal 40 Nukleonen zerstören, was in einem Jahr einer Million entspricht. Während der drei Jahre des Experiments werden sich im Inneren der Erde tausend Schwarze Löcher ansammeln, die jährlich eine Milliarde Nukleonen fressen werden. Das ist vernachlässigbar im Vergleich zu der Anzahl der Nukleonen in der Materie der Erde, die sich als erschreckende Zahl 3x1051 ausdrückt, das ist nicht der Rede wert. Auch wenn schwarze Löcher im Inline-Verfahren hergestellt werden und ausnahmslos alle im Erdinneren verbleiben, wird sich weder die Masse noch die Struktur unseres Planeten praktisch auch in hundert Milliarden Jahren (und der Erde kann nicht so lange leben).

Physiker neigen nicht nur nicht zur Panik, sondern freuen sich sogar riesig, wenn der LHC oder irgendein anderer Beschleuniger anfängt, Schwarze Löcher zu produzieren – immerhin wird dies einige Versionen der Superstring-Theorie experimentell bestätigen. Enthusiasten dieser Theorie hoffen auf ein solches Ergebnis, aber sie haben absolut keine Angst davor. Wir sollten also nicht wie die schlaue Elsa aus dem unsterblichen Märchen der Brüder Grimm sein.

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