ساخت سیاه چاله در زمین، رویای بی انتها استیون هاوکینگ - وبلاگ بهابادی

به گزارش وبلاگ بهابادی، ایسنا نوشت: یک کیهان شناس بلژیکی که با استیون هاوکینگ همکار داشته، در کتاب تازه خود نوشته است که هاوکینگ امیدوار بوده دانشمندان بتوانند سیاه چاله ها را روی زمین بسازند.

استیون هاوکینگ(Stephen Hawking) گفته بود: امیدوارم سیاه چاله ها را بسازید. این بخشی از نوشته توماس هرتوگ(Thomas Hertog)، کیهان شناس بلژیکی و همکار قدیمی استیون هاوکینگ است. هرتوگ در کتاب نو خود به نام درباره منشا زمان: نظریه نهایی استیون هاوکینگ(On the Origin of Time: Stephen Hawkings Final Theory) به توضیح زندگی و کارهای ناتمام این فیزیک دان مشهور پرداخته است.

هرتوگ در بخشی از این کتاب نوشته است: ما از آسانسور باری که ما را به زیر زمین برده بود، به یک غار پنج طبقه محل آزمایش اطلس(ATLAS experiment) در آزمایشگاه سرن(CERN)، سازمان افسانه ای تحقیقات هسته ای اروپا در نزدیکی ژنو وارد شدیم. رولف هویر(Rolf Heuer) مدیر کل سرن، پاهایش را با ناراحتی تکان داد. سال 2009 بود و یک نفر در آمریکا شکایت نموده بود زیرا نگران بود که برخورد دهنده هادرونی بزرگ(LHC) تازه ساخته شده سرن، سیاه چاله ها یا شکل دیگری از مواد عجیب را فراوری کند که می توانند زمین را از بین ببرند.

برخورددهنده هادرونی بزرگ، یک شتاب دهنده ذرات حلقه ای شکل است که اساسا برای ایجاد ذرات بنیادی موسوم به بوزون هیگز(Higgs boson) ساخته شده است. بوزون هیگز در آن موقع، حلقه مفقوده مدل استاندارد فیزیک ذرات بود. برخورددهنده هادرونی بزرگ، در یک تونل زیر مرز سوئیس و فرانسه ساخته شده است، محیط کلی آن 27 کیلومتر است و پروتون ها و آنتی پروتون ها را که در لوله های خالی دایره ای خود می چرخند، تا 99.9999991 درصد سرعت نور شتاب می دهد.

در سه نقطه واقع در امتداد حلقه، پرتوهای ذرات شتاب دار را می توان به سمت برخوردهای بسیار پرانرژی راهنمایی کرد و شرایطی را به وجود آورد که در کسر کوچکی از ثانیه پس از انفجار بزرگ در کیهان حاکم بود. ردپای ذرات ایجادشده در این برخوردهای شدید، به وسیله میلیون ها حسگر شناسایی می شوند که مانند لگوهای کوچک روی هم چیده شده اند تا آشکارسازهای غول پیکری را مانند آشکارساز اطلس یا سیم لوله فشرده میونی(CMS) بسازند.

این شکایت به سرعت رد شد زیرا ترس گمانه زنانه در خصوص آسیب های آینده، در واقع صدمه ای نیست که بتوان به آن پرداخت. در نوامبر همان سال، برخورددهنده هادرونی بزرگ پس از یک انفجار در کوشش قبلی، با موفقیت روشن شد و آشکارسازهای اطلس و سیم لوله فشرده میونی به زودی آثاری از بوزون های هیگز را در بقایای برخورد ذرات پیدا کردند. با وجود این، برخورددهنده هادرونی بزرگ تا به امروز یک سیاه چاله را ایجاد ننموده است.

هرتوگ در ادامه کتاب نوشته است: چرا برای استیون و به عقیده من، هویر کاملا غیرمنطقی نبود که امیدوار باشند بتوان سیاه چاله ها را در برخورددهنده هادرونی بزرگ فراوری کرد؟ ما معمولا حضور سیاه چاله ها را بقایای فروپاشیده ستارگان پرجرم می دانیم. با وجود این، چنین دیدگاهی بسیار محدود است زیرا هر چیزی در صورت فشرده شدن در یک حجم کافی می تواند به سیاه چاله تبدیل گردد. حتی یک جفت پروتون-آنتی پروتون که تقریبا به میزان سرعت نور شتاب می گیرد و در یک شتاب دهنده ذرات قوی در هم کوبیده می گردد، اگر برخورد انرژی را به میزان کافی در حجم کوچکی متمرکز کند، سیاه چاله را تشکیل می دهد. مطمئنا این یک سیاه چاله کوچک و زودگذر خواهد بود زیرا فورا به وسیله انتشار تشعشعات موسوم به تابش هاوکینگ(Hawking radiation) تبخیر می گردد.

در عین حال، اگر امید هاوکینگ و هویر برای فراوری سیاه چاله ها محقق می شد، نشان دهنده خاتمه چندین دهه کوشش فیزیک دانان ذرات برای کشف طبیعت در فواصل کوتاه تر، به وسیله برخورد ذرات با انرژی های روزافزون بود. برخورددهنده های ذرات مانند میکروسکوپ ها هستند اما به نظر می رسد که گرانش، یک محدودیت اساسی را برای وضوح آنها معین می نماید زیرا هر زمان که انرژی را بیش از میزان افزایش می دهیم و سعی می کنیم تا حجم کوچک تری را آنالیز کنیم، باعث تشکیل سیاه چاله می گردد.

در آن نقطه، افزودن انرژی بیشتر به جای افزایش بیشتر قدرت بزرگ نمایی برخورددهنده، سیاه چاله بزرگتری را فراوری می نماید. بنابراین عجیب است که گرانش و سیاه چاله ها، تفکر معمول در فیزیک را مبنی بر این که انرژی های بالاتر به کاوش در فواصل کوتاه تر می پردازند، کاملا معکوس می نمایند. به نظر نمی رسد که نقطه خاتمهی ساخت شتاب دهنده های بزرگ تر، کوچک ترین عنصر سازنده بنیادی باشد، بلکه یک فضازمان منحنی ماکروسکوپی است.

هرتوگ اضافه نمود: با توجه به این توضیحات، فیزیک ذرات بدون گرانش در چه مقیاس میکروسکوپی به فیزیک ذرات با گرانش تبدیل می گردد؟ یا به عبارت دیگر، تحقق رویای استیون برای فراوری سیاه چاله چقدر هزینه دارد؟ این پرسشی است که به اتحاد همه نیروها مربوط می گردد. جستجو برای یک چارچوب یکپارچه که تمام قوانین اساسی طبیعت را در بر داشته باشد، از قبل رویای اینشتین بود. این امر به طور مستقیم به این بستگی دارد که آیا کیهان شناسی چنددنیای واقعا پتانسیل ارائه یک دیدگاه جایگزین را در خصوص طراحی دلگرم نماینده زندگی در دنیا ما را دارد یا خیر. درک کردن چگونگی تناسب هماهنگ همه ذرات و نیروها با هم می تواند اطلاعات بیشتری را در خصوص منحصربه فرد بودن قوانین فیزیک بنیادی یا فقدان آن ارائه دهد و معین کند که در چه سطحی می توان انتظار داشت که قوانین فیزیک بنیادی در مقیاس چنددنیای متفاوت باشند.

5858