Учёные рассчитали вероятность образования чёрной дыры при столкновении электронов

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 на расстояние, меньшее радиуса Шварцшильда. Последний 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 за 10 тысяч лет непрерывной работы. При этом увеличение энергии столкновений не меняет ситуацию.

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