Для дальнейшего изучения физики элементарных частиц науке требуются всё более мощные и крупные ускорители частиц, однако каждый раз, когда озвучиваются планы строительства очередного суперколлайдера, со всех сторон начинают слышаться крики, смысл которых можно резюмировать одной панической фразой — «Он нас уничтожит!». И ладно бы только нас, но и всю Вселенную!
В этом вопросе вы наверняка занимаете одну из двух сторон.
Либо думаете, как большинство просвещённых людей, что столкновение двух фотонов на околосветовой скорости может привести лишь к появлению на свет нескольких прелестных фотоизображений и пропаже пары-другой протонов.
Либо считаете, что фотографии сделать не удастся, так как все фотографы на Земле мгновенно превратятся в пыль.
Но квантовый мир, как многие знают, это очень странное место, где простая логика работает далеко не всегда, поэтому давайте отбросим в сторону все догадки, отключим ненужную здесь интуицию, и попытаемся проанализировать, каким именно образом нас может уничтожить тот же БАК (Большой адронный коллайдер).
Страпельки
Одной из самых необычных гипотез в рамках интересующего нас вопроса является существование так называемых «страпелек» (от англ. strangelet — strange (странный) + droplet (капля)).
Благодаря своей структуре, они гораздо более устойчивы, чем обычные атомные ядра. При некоторых условиях страпельки гипотетически могут «переформатировать» обычную материю, превращая её в подобную себе.
Происходить это будет в результате неконтролируемой цепной реакции, которая сожмёт Землю в 100-метрового диаметра «странность». Это что-то вроде субатомной версии льда-девять. Если вы не знаете, что такое «лёд-девять», прочитайте «Колыбель для кошки». Классиков надо не только знать, но и читать. А это Воннегут, достояние не только Америки, но и всего человечества.
Страпельки были на слуху, когда в США запускался релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC). Он, однако, работает с 2000 года, и пока ничего страшного с нами не произошло. Естественно, это очень приятно.
Чёрная дыра
Всякий человек, представляющий себе, что такое чёрная дыра, очень боится оказаться с ней рядом. Ускорителям же частиц приписывается способность создавать их. Дальше работает человеческое воображение, рисующее, как в чреве такой дыры исчезает столь дорогая нам Земля. И, знаете, доля правды во всём этом есть. Но вы просто не представляете, насколько преувеличены те опасения, что с ней связаны.
Физики допускают теоретическую возможность образования микроскопических чёрных дыр, но это совсем не тот объект, которого должно бояться. Прежде всего, нужно вспомнить, что сила притяжения чёрной дыры напрямую зависит от её массы.
Если бы Земля вдруг сжалась до девяти миллиметров в диаметре, превратившись в чёрную дыру, Луна продолжала бы как ни в чём ни бывало обращаться вокруг неё — её орбита не изменилась бы. Что у такой Земли, что, допустим, у мармеладной, сила притяжения одинакова — если масса остаётся неизменной. Поэтому микроскопическая чёрная дыра практически не способна к всасыванию чего бы то ни было — чтобы набрать массу в один килограмм, ей потребуется три триллиона лет.
Но у неё нет этого времени. Стивен Хокинг предположил, что чёрные дыры «испаряются», испуская «излучение Хокинга». И даже в самом лучшем случае микроскопический объект этого типа просуществует всего 10 -23 секунды. Так что даже если в результате работы ускорителя элементарных частиц чёрная дыра всё-таки возникнет, никакой опасности представлять она не будет.
Теория распада вакуума
И, наконец, третий страх, связанный с коллайдерами — они могут уничтожить не только Землю, но и всё сущее. Эта так называемая «теория распада вакуума«, которая постулирует, что вакуум во Вселенной находится в метастабильном состоянии. Читайте также о том, где находится самая дальняя точка Вселенной.
Это значит, что он кажется стабильным, но что-то может вывести его из равновесия, в результате чего он перейдёт в более устойчивое энергетическое состояние — истинный вакуум.
В этом случае возникнет сфера нового вакуума, которая будет расширяться со скоростью света, стирая на своём пути всё, что встречается. В самом буквальном смысле. Некоторые теоретики предполагают, что ускорители частиц могут стать тем самым инструментом, который сдвинет с мёртвой точки наш привычный и безопасный «ложный вакуум» — может быть, даже при участии микроскопических чёрных дыр. Но, как и в двух предыдущих случаях, волноваться здесь, по большому счёту, не о чем.
Самым убедительным доказательством того, что апокалиптические сценарии, связанные с коллайдерами, ничего не стоят, является окружающий нас мир.
Сталкивающиеся элементарные частицы выглядят весьма впечатляюще под микроскопом. Они могут кого-то напугать, если паникёры, имеющие доступ к СМИ, будут во всеуслышание опасаться за дальнейшее существование человечества.
Однако во Вселенной подобные столкновения случаются сплошь и рядом, причём в гигантском количестве.
У нас над головой, прямо в атмосфере, происходят миллионы подобных «аварий», причём энергии в них гораздо больше, чем под силу достичь даже самому крупному коллайдеру. Космические лучи уже миллиарды лет непрерывно обстреливают Луну, а она до сих пор на месте. Всё так же прекрасна, как и раньше.
Если бы страпельки, микроскопические чёрные дыры или распад вакуума способны были угробить нас, они бы давно это сделали. Уничтожить Вселенную, сталкивая пару протонов здесь, на Земле, настолько же вероятно, как взорвать все электростанции мира, включив в своём туалете свет. Так что никаких причин ограничивать дальнейшее наращивание мощности коллайдеров не существует. Они как раз могут помочь нам лучше понять физику частиц. Увидеть, что вакуум стабилен, и никаких страпелек не существует в природе. Впрочем, этот никак не помешает человечеству паниковать и дальше, уже по другому поводу. Он всегда найдётся.