После двухлетней масштабной модернизации Европейская организация по ядерным исследованиям CERN перезапускает Большой адронный коллайдер, планируя приступить к новым экспериментам по раскрытию сущности «темной материи» и поиску микроскопических черных дыр, которые могут быть шлюзами в параллельные вселенные и иные измерения. Да, современная наука действительно не исключает вероятность существования параллельных вселенных, но доказательств пока еще нет.
Обновленный Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель частиц, когда-либо созданный человечеством, — с апреля снова начал запускать пучки протонов, причем с почти вдвое большей энергией, чем раньше. Приступать к сталкиванию частиц ученые собираются в середине мая.
Естественно, для сохранения и обработки данных главной физической лаборатории мира необходимы немалые технические мощности, ведь при работе ее сложнейших научных инструментов генерируются феноменальные объемы данных. Теперь этому поспособствует платформа Seagate Kinetic Open Storage, способная как оптимизировать управление уже сгенерированными коллайдером сотнями петабайт данных, так и обрабатывать еще по два-три петабайта, сохраняемых каждый месяц.
Если темная материя действительно есть, она появилась во время Большого взрыва вместе со всем остальным веществом. Чтобы уточнить это предположение, ученые пытаются воссоздать соответствующие условия. Максимальное приближение к ним происходит в момент столкновения протонов в кольце Большого адронного коллайдера. Чем выше скорость частиц, тем очевиднее сходство с тем, что случилось во время Большого взрыва.
Почему коллайдеру нужно так много энергии для новых экспериментов? «Все сводится к формуле E = mc2», — объяснил физик Джош Томпсон в прошлогоднем интервью Швейцарской вещательной корпорации. «E» в формуле Эйнштейна — это количество энергии. Раньше в БАК оно составляло 8 тераэлектронвольт (ТэВ). После модернизации «E» увеличилась на 62%: до 13 ТэВ. «Повышая 'E', мы рассчитываем получить больше 'm', то есть массы вещества на выходе», — продолжил Томпсон, добавив что увеличение энергии позволит получить более тяжелые частицы, то есть именно те, которые могут доказать существование темной материи.
Астрофизики считают, что материя, которую мы можем зарегистрировать приборами (галактики, звезды, планеты, кометы, космическая пыль) — это лишь 5% Вселенной. Остальные 70 и 25% — темная энергия и темная материя соответственно. О последней мы не знаем практически ничего. Но физика и математика указывают на то, что она должна существовать, как и бозон Хиггса, наличие которого было предсказано уже давно, но обнаружили его лишь в 2012 году.
«Темная материя — это одна из самых больших головоломок в современной физике, — признается Дейв Чарлтон, исследователь CERN. — Мы не знаем, из чего на 95% состоит Вселенная. Судя по астрономическим наблюдениям, темной материи в ней, возможно, в пять раз больше, чем обычной, видимой. Так что же это? Один из вариантов объяснения дает теория суперсимметрии — в соответствии с ней темная материя состоит из частиц, которые мы сможем получить на Большом адронном коллайдере».
Еще один крупный проект для Большого адронного коллайдера — микроскопические черные дыры ничтожного размера, которые могут быть лазейками в параллельные вселенные и другие измерения. О возможности существования многих вселенных говорят эксперименты и гипотезы в области современной космологии и физики частиц. Уже разработано несколько теоретических моделей параллельных вселенных, но ни одна из них еще не доказана.
В докладе, опубликованном в журнале Physics Letters B учеными университета Ватерлоо, предлагается способ доказательства того, что черные дыры с минимальной массой соединяют нашу Вселенную с другими. В CERN хотят проверить эту гипотезу. Такие черные дыры уже пытались найти с помощью БАК, но пока безуспешно. Авторы доклада приводят возможное объяснение провалу экспериментов и предлагают новые, которые, как они надеются, подтвердят их гипотезу: по словам ученых, «есть возможность создания черных дыр в шести и более измерениях при уровнях энергий, достижимых в ближайшем будущем».
Если эксперименты окажутся успешными, это будет означать существование особой реальности, абсолютно отличающейся от общепринятых представлений, описанных в научно-фантастических произведениях.
Эксперименты на коллайдере могут подтвердить еще одну спорную теорию о том, что Вселенная началась не с одиночного Большого взрыва, а является частью огромной мультивселенной, не имеющей ни начала, ни конца.
В результате модернизации Большого адронного коллайдера он может работать на вдвое больших энергиях, чем те, что позволили открыть бозон Хиггса.
Комментарии (42)
frolic
22.04.2015 12:51Мне почему-то представилась черная дыра как портал в параллельный мир в виде мясорубки. На входе материя, на выходе материя, но вот структура и свойства будут другими. ИМХО
Lorien_Elf
22.04.2015 13:18+1Зависит от размера ЧД :) Чтобы попасть внутрь, не обязательно же в сингулярность падать.
amuralex
22.04.2015 13:33Мясорубка это когда разрывает приливными силами, но ведь на большой скорости не очень длинный крепкий объект вполне может войти невредимым.
isden
22.04.2015 13:58+1См. ru.wikipedia.org/wiki/Спагеттификация.
По мере приближения к сингулярности, приливные силы могут разорвать даже межмолекулярные связи.
frolic
22.04.2015 13:59Человеческое тело вряд ли можно отнести к таким объектам, если только разум попытаться загрузить во что-то крепкое и не очень длинное, и тогда то оно войдет в черную дыру, но где гарантия, что на выходе в параллельный мир объект попадет в привычное четырехмерное пространство и будет обладать теми же свойствами. Так что как не крути, а все равно мясорубка))
vanxant
22.04.2015 14:17+7Дело не в скорости, дело в радиусе кривизны, из-за которого векторы силы тяжести, приложенные к разным частям одного тела, становятся не параллельными. Представьте себе стол, ножки которого пытаются быть параллельными by design, но их верёвкой притягивают в одну точку.
Но, если взять реально большую ЧД, ну, скажем, размером с Землю, то для человека разница в векторах будет вполне привычной и не смертельной. Кстати, плотность такой ЧД будет меньше плотности воды, так что в неё вполне возможно «нырнуть». И более того, под горизонтом такой дыры есть, грубо говоря, замкнутые «траектории» или «орбиты», на которых можно оставаться сколь угодно длительное время и не падать в сингулярность. С этих траекторий даже можно наблюдать, что происходит в нашей вселенной, но нельзя в неё вернуться.
Другое дело, что жуткие потоки носящегося вокруг ЧД гамма-излучения разорвут все молекулы ДНК пытающегося залезть внутрь космонавта, после чего поджарят остатки.
bolnikh
22.04.2015 16:58Наверно с плотностью меньше воды что-то не так. Плотность вещества нейтронных звезд очень большая, а они еще не ЧД.
Kalobok
22.04.2015 18:52+4Все так. Просто в случае звезды делят объем вещества на его массу. А в случае черной дыры объем определяется радиусом Шварцшильда.
aikixd
23.04.2015 14:10Kalobok
23.04.2015 16:03+1Какое отношение это имеет к вопросу о плотности ЧД?
aikixd
25.04.2015 13:43Плотность ЧД — нонсенс. Радиус Шварцшильда не определяет размер сингулярности, но границу, за которой объект не может удалятся от сингулярности. Сама сингулярность бесконечно плотная, отсюда и ее название.
Kalobok
25.04.2015 14:08+2Как было сказано выше, плотность ЧД определенная через радиус Шв. коррелирует со многими другими свойствами (размер, приливные силы и т.п.). Тезис же о бесконечной плотности сингулярности не дает нам практически ничего. Поэтому традиционно размер и плотность ЧД определяются именно через радиус Шв. Хотя, конечно, никто не мешает вам ввести собственные обозначения. Только нафига?
Mad__Max
24.04.2015 04:38+1В теории верно, но явно не в конкретном озвученном выше примере: у черной дыры с радиусом Шварцшильда = приблизительно радиусу Земли, плотность будет далеко не «как у воды», а очень даже экстремальной по земных меркам.
Если не потерял где-то нули в рассчетах, то масса подобной ЧД должна быть более 2000 масс Солнца, а средняя плотность порядка 4 миллиардов тонн на куб.м.
Со всеми вытекающими последствиями при попытке приблизиться к горизонту событий такой ЧД.Kalobok
24.04.2015 06:56+1Возможно, имелся в виду не размер Земли, а размер ее орбиты. Суть-то правильная: плотность ЧД не обязана быть запредельной.
Mad__Max
27.04.2015 01:41+1Ну, теоретически действительно — размеры, масса и плотность могут быть любыми, жестких теоретических ограничений на абсолютные значения нет, только на соотношения между ними.
Но суровая практика вносит свои коррективы:
— большинство ЧД очень маленькие с настолько экстремальными плотностями и гравитационными силами у горизонта событий, что просто сложно даже представить
— для ЧД размером с Землю (как в примере выше) — нужно в одной точке собрать массу порядка 2150 Солнечных, такие ЧД вполне вероятно существуют, но плотность и силы гравитации у их горизонта событий тоже все еще весьма экстремальные — порядка миллиарда раз выше Земных — т.е. даже у прочных автоматических аппаратов нет никаких шансов исследовать их вблизи (как они до нее долетят пока даже не рассматриваем)
— ЧД с плотностью «как у воды» тоже теоретически возможна, но для этого ее масса должна быть ~135 миллионов солнечных (радиус при этом будет порядка 400 млн. км, т.е. размером со всю внутреннюю часть солнечной системы — от Солнца, через Меркурий, Венеру, Землю, Марс и до пояса астероидов включительно). На практике ничего похожего науке не известно. Чисто теоретически подобная ЧД могла образоваться где-нибудь в центре огромной и очень старой галактики, но если такие и существуют это крайне редкое явление во Вселенной и пока такие примеры неизвестны.
Есть еще промежуточный вариант между двумя последними: ЧД с массами от сотен тысяч до неск. миллионов солнечных. Современная наука считает, что по одной (1 штука) подобных есть в центрах многих крупных галактиках (включая нашу — Млечный путь). Гравитационные условия рядом с такими тоже относительно умеренные, так что теоретически автоматический (без человека) аппарат такое путешествие мог бы выдержать — по крайней мере гравитация его не разорвет на части раньше времени. Но тут другой момент: т.к. все такие известные ЧД в центрах галактик, то вокруг них очень «грязно» и потоки поглощаемого ЧД вещества движущегося на огромных скоростях и мощное излучение уничтожат любой аппарат еще до достижения им горизонта событий.
VenomBlood
27.04.2015 07:47+1На практике ничего похожего науке не известно. Чисто теоретически подобная ЧД могла образоваться где-нибудь в центре огромной и очень старой галактики, но если такие и существуют это крайне редкое явление во Вселенной и пока такие примеры неизвестны.
OJ 287 имеет массу в 18 миллиардов солнечных.
vanxant
22.04.2015 18:59Всё там так) Первая космическая скорость для шара vk1 = sqrt (G*M/R), где G — гравитационная постоянная, M — масса, R — радиус. Если первая космическая становится равной скорости света c, то получаем горизонт черной дыры.
Масса = плотность на объём (Ro*V), объём для шара можно выразить через радиус как V = 4/3 * pi * R^3.
Соответственно первая космическая для ЧД зависит от радиуса и плотности: vk1 = sqrt (G * Ro * 4/3 * pi * R^2) = c.
Преобразуем и Ro = c^2 / (4/3 * pi * G * R^2).
В последнем выражении всё есть константы кроме радиуса, поэтому плотность черной дыры обратно пропорциональна квадрату радиуса, Ro ~ 1/R^2.
Или преобразуем в обратную сторону и получим, что для заданной плотности Ro нужна чёрная дыра радиусом R = c / sqrt ( 4/3 * pi * G * Ro)
Насчёт Земли я, конечно, малость ошибся, но в целом возможно существование черных дыр любой плотности)
seysen
23.04.2015 09:12-3Сомневаюсь, что существование ЧД любой плотности возможно. С учетом огромной силы притяжения вещество будет уплотняться на сколько ему позволят законы физики. Даже при малой в сравнении с ЧД силой притяжения Юпитера водород в его недрах приобретает свойства металла.
Mad__Max
24.04.2015 04:48А причем тут вещество? Размер ЧД — определяется размером (радиусом, объемом) ее горизонта событий — это физико-математическое понятие, а не какой-то материальный объект, который можно сжать/сломать/уплотнить.
Ну а вещество(материя) внутри ЧД (под горизонтом событий) может и дальше уплотняться формируя сингулярность в самом центре — наружный размер ЧД от этого не изменится.
Greendq
22.04.2015 20:08+3Есть дикая теория, что наша Вселенная — это ЧД. По формулам именно так и получается ;-)
seysen
22.04.2015 22:18А почему дикая? Я лично сам склонен так думать.
Если в этой теории Большой Взрыв — это момент образования ЧД, то тогда понятно как из ничего, из чистой энергии образовалось всё.
Вот только откуда взялась материя в другой вселенной, в которой образовалась ЧД? Этот вопрос мне не даёт покоя…
Psychosynthesis
23.04.2015 02:11Ну, почему бы тогда не предположить, что в другой вселенной материя появилась в момент, когда родилась какая-то из ЧД в нашей вселенной. Вполне себе самодостаточная модель получается.
Sychuan
22.04.2015 23:43+2Скорее белая дыра, она же не коллапсирует а расширяется
TROODON
23.04.2015 15:48Т.е. где-то в космосе по-прежнему есть некая обратная сингулярность, из которой вырывается материя?
vibornoff
23.04.2015 19:03Черная дыра изнутри, из-под горизонта событий, вполне может выглядеть белой.
А наблюдаемое ускоряющееся расширение вселенной — ускоряющимся сжатием локального, по отношению к наблюдателю, пространства по мере все более глубокого падения к сингулярности.
Mad__Max
27.04.2015 06:04По формулам так получается, потому что их специально под это «подгоняют».
Если посчитать массу обычной материи — то до ЧД довольно далеко.
Но если учесть + темную материю + главное темную энергию, то да примерно так и получается.
Забавный момент — количественная оценка темной энергии, которую добавляют «для подгонки» (чтобы космологические формулы сходились — в отличии от темной материи, ни у кого даже нет представлений что это может быть, и существует ли она вообще в реальности) — как раз примерно такая, чтобы размер видимой вселенной совпадал с ее радиусом Шварцшильда.
Ну вернее наоборот — размер видимой вселенной более-менее определяются экспериментально, а вот ее массу напрямую(экспериментально) не оценить и в процессе «подгонки» космологических уравнений через добавление нужного кол-ва темной энергии выходят на массу примерно соответствующую массе ЧД соответствующего размера. Хотя напрямую такую цель и не ставили…
Mad__Max
24.04.2015 04:19+1Так и размеры нейтронных звезд по сравнению с Землей очень маленькие — всего десяток-другой километров, при диаметре Земли порядка >12500 км.
А объем при этом соответственно различается в миллионы раз(т.к. он зависит от радиуса в кубе) — так что и плотность может быть так же в миллионы раз меньше чем у нейтронной звезды.
Правда до плотности «воды» все-равно не дотягивает. Плотность примерно как у воды — например у нашего Солнца (забавный момент — Земля по удельным показателям в несколько раз плотнее и тяжелее нашей звезды), которому тоже далеко до ЧД.
Но такая средняя плотность все-таки вполне возможна — она будет наблюдаться у особо крупных ЧД: с массой как у сотен-тысяч звезд «упакованных» в сферу диаметром в несколько млн. километров. Градиенты гравитации у поверхности (горизонта событий) при этом будет вполне умеренные.
Впрочем это все математические абстракции — при средней плотности «как у воды», она скорее всего будет совершенно не однородной: в центре будет неизвестно что представляющая из себя «сингулярность» (с плотностью как минимум не ниже чем у нейтронной звезды), а что будет происходить в остальных 99.(9)% объема (от «ядра» — сингулярности, до горизонта событий) непонятно — известные законы физики не позволяют это описать и смоделировать. При таких экстремальных условиях они перестают работать — скорее всего им нужно такое же расширение, каким стала теория относительности по сравнению с механикой Ньютона.
Sergey-S-Kovalev
22.04.2015 13:25+2Вот бы почитать про то как быстро полученные петабайты вливаются в хранилище и как выглядит это хранилище.
a5b
22.04.2015 16:30+1home.web.cern.ch/about/computing/processing-what-record
Particles collide at high energies inside CERN's detectors, creating new particles that decay in complex ways as they move through layers of subdetectors. The subdetectors register each particle's passage and microprocessors convert the particles' paths and energies into electrical signals, combining the information to create a digital summary of the «collision event». The raw data per event is around one million bytes (1 Mb), produced at a rate of about 600 million events per second…
The Worldwide LHC Computing Grid tackles this mountain of data in a two-stage process. First, it runs dedicated algorithms to reduce the number of events that CERN physicists are either already familiar with or consider uninteresting. The physicists can focus their analysis on the most important data – that which could bring new physics discoveries.
In the first stage of the selection, the number of events is filtered from the 600 million or so per second picked up by detectors to 100,000 per second sent for digital reconstruction. In a second stage, more specialized algorithms further process the data, leaving only 100 or 200 events of interest per second. This raw data is recorded onto servers at the CERN Data Centre at a rate around 1.5 CDs per second (approximately 1050 megabytes per second).
openlab.web.cern.ch/sites/openlab.web.cern.ch/files/presentations/dirkd-futuregovs14.pdf (2014) с слайда 9 и далее
conferences.fnal.gov/aspen05/talks/LHC-Computing-Wenaus.pdf (2005) слайд 14
dbta.ethz.ch/events/20121010_BigData_Workshop/slides/DBTA_BigData_2012-10-10_JoseAntonioCoarasa_CERN.pdf (2012) слайд 8 — объемы сохраняемых данных по детекторам и далее
qbertych
22.04.2015 14:45+2О возможности существования многих вселенных говорят эксперименты
А ну-ка поподробней, пожалуйста
ncix
22.04.2015 15:41+6Это было уже после Большой Ошибки, но еще до того, как Земля стала необитаемой. Обычно мы наезжали в поместье, когда наступала «ремиссия» – этим расплывчатым термином обозначали непродолжительные (от десяти до восемнадцати месяцев) периоды затишья между планетарными спазмами. В это время черная мини-дыра, которую Киевская Группа засадила в самый центр Земли, как бы переваривала содержимое своей утробы в предвкушении очередного пиршества.
SunX
22.04.2015 16:10+5Ну если быть честным, то немного позже объясняется, что все по правде не так, как есть на самом деле :)
Eklykti
22.04.2015 23:58+1планируя приступить к новым экспериментам по раскрытию сущности «темной материи» и поиску микроскопических черных дыр, которые могут быть шлюзами в параллельные вселенные и иные измерения
И однажды эти шлюзы откроются и оттуда полезут хедкрабы!
JDima
23.04.2015 12:31>Если темная материя действительно есть
Она есть. Точно есть, совершенно неопровержимо. И ее влияние на окружающее пространство можно наблюдать. Вопрос не в ее существовании, а в том, что это вообще за хрень такая, из чего она состоит, как с ней работать?
>Астрофизики считают, что материя, которую мы можем зарегистрировать приборами (галактики, звезды, планеты, кометы, космическая пыль) — это лишь 5% Вселенной. Остальные 70 и 25% — темная энергия и темная материя соответственно. О последней мы не знаем практически ничего.
Темная материя и темная энергия вполне себе фиксируются приборами, но опосредованно, по их влиянию на вселенную. Темная энергия — еще большая НЁХ, чем темная материя, на данном этапе фактически просто коэффициент, благодаря которому уравнения сходятся. По темной материи хотя бы есть более-менее проверяемые версии, например «это нейтрино».VenomBlood
23.04.2015 21:00+1Неудачные названия просто выбрали. По сути все это «космологическая поправка первого рода» и «космологическая поправка второго рода», но назвали «темная материя» и «темная энергия» из за чего и возникают такие реплики о том что «ее не существует».
Diaver
> есть возможность создания черных дыр в шести и более измерениях
Звучит невероятно, как в научной фантастике.
Posya
Собственно теория струн строится на том, что у нас в пространстве 10+1 измерений.
extempl
Почему 10+1, а не 11? Или там где-то потерялась n?
Pand5461
10 пространственных плюс время.
1eqinfinity
БОНУС! Плюс одно измерение совершенно бесплатно.