Коллайдер и черная дыра

Большой адронный коллайдер (БАК, он же LHC) расположен на границе Франции и Швейцарии, к востоку от Женевы, в кольцевом тоннеле с длиной окружности 26,7 км. Он будет разгонять протоны до энергий в 7 ТэВ (что даст 14 ТэВ при столкновении встречных пучков), а также ядра свинца до 5,5 ТэВ. Эти энергии будут по крайней мере в 10 раз больше, чем на предыдущих ускорителях такого типа.

В Интернете была широко разрекламирована дата запуска ускорителя 10 сентября 2008 года. В действительности процесс запуска ускорителя является постепенным и начнется позже. 10 сентября 2008 года были запланированы запуски пробных пучков (Commission Ray) без столкновений. Их энергия – только 0,7 ТэВ, как и у предыдущих ускорителей. Осенью 2008 года запланированы столкновения с энергией в 7 ТэВ, а энергии в 14 ТэВ будут достигнуты, согласно плану, к весне 2009 года. Кроме того, светимость, то есть одновременное количество частиц в ускорителе, в начале будет очень мала и будет постепенно повышаться от 10 ——-частиц /см ——-в секунду в пробных пучках до 10 ——-

в 2010 году, то есть вырастет в 10 000 раз. Это означает, что если с ускорителем и связан какой-либо риск, он не реализуется в момент первого его включения в 2008 году, а его вероятность будет медленно нарастать вплоть до 2010 года.

Основные риски, связанные с коллайдером, состоят в том, что в ходе экспериментов могут возникнуть микроскопические черные дыры и стрейнджлеты (а также магнитные монополи и пузыри «истинного вакуума», но не исключено, что и какие-то другие объекты), которые будут способны захватывать частицы обычной материи и трансформировать их в подобные себе частицы или поглощать их. Причем последствия этих процессов могут поставить существование планеты под угрозу.

Проблемы, связанные с физическими экспериментами, вполне осознаются научным сообществом, и европейский ядерный центр ЦЕРН недавно опубликовал доклад с обоснованием безопасности нового коллайдера, [50 — Study of potentially dangerous events during heavy- ion collisions at the lhc: report of the lhc safety study group. http:// doc. cern. ch/ yellowrep/2003/2003-001/ p1. pdf] в котором отвергаются риски, связанные с возникновением на нем частиц, упомянутых выше. Сторонники идеи безопасности нового ускорителя обосновывают свою позицию тем, что, в частности, микроскопические черные дыры будут разрушаться теоретически существующим Хокинговским излучением, а в целом основываются на эмпирических данных, то есть на отсутствии наблюдаемых катастрофических явлений при том, что энергии космических лучей, которые непрерывно бомбардируют атмосферу Земли, гораздо выше энергий, которые будут достигаться в коллайдере, и раз Земля до сих пор существует, то, значит, и коллайдер безопасен. (Указывается также и на то, что существуют Луна, нейтронные звезды и белые карлики, несмотря на то, что они также постоянно испытывают воздействие космических лучей.)

Тем не менее есть ряд ученых и общественных деятелей, которые активно борются с LHC, критикуя предлагаемые меры безопасности и их теоретическое обоснование. [51 — The potential for danger in particle collider experiments. http:// www. risk- evaluation- forum. org/ anon1. htm] Например, подчеркивается, что активно используемая аналогия с природными процессами (столкновение космических лучей с земной атмосферой) не точно соответствует тому, что будет происходить в LHC, хотя бы потому, что скорость частиц, образующихся при столкновении в атмосфере, по закону сохранения импульса остается близкой к скорости света, а импульс при столкновении встречных пучков в LHC нейтрализуется и скорость может быть нулевой и т. д.

Вот список основных возражений на обоснования безопасности коллайдера.

1. Тот факт, что Земля и Солнце выжили (в результате столкновения с космическими лучами), ничего не доказывает, так как если бы они не выжили, то некому было бы и обсуждать проблему. Как бы ни была мала вероятность выживания Земли, мы можем обнаруживать себя только на той Земле, где не произошла катастрофа (антропный принцип), поэтому разумным выглядит анализ Луны или нейтронных звезд как объектов, которые выжили, что и делается в более продвинутых обоснованиях безопасности.

2. Существование Луны и нейтронных звезд ни о чем не говорит, так как мы можем наблюдать только их. Мы не можем наблюдать исчезнувшие звездные объекты. Тем не менее, мы знаем, что большая часть массы Вселенной невидима (темная материя). Так что если даже большинство звезд превратилось в сгустки неизвестно чего, это не противоречит наблюдаемым фактам.

3. Аналогия сохранения Земли с сохранением нейтронных звезд может быть ущербна, если окажется, что некоторые особенности строения нейтронных звезд (которых нет у Земли) позволяют им противостоять поглощению микроскопическими черными дырами (например, сильное магнитное поле).

4. Столкновение космических лучей с атмосферой Земли не аналогично процессам в коллайдере, потому что…

·  получающиеся продукты распада в естественном случае движутся с околосветовой скоростью и быстро пролетают Землю, тогда как в случае коллайдера импульсы встречных пучков нейтрализуются и некоторая часть частиц будет иметь почти нулевую скорость – а значит, может задержаться в гравитационном поле Земли. В первом случае они пролетели бы Землю насквозь за доли секунды, а во втором – задержались бы в ее веществе на большее время, смогли бы увеличить массу и задержаться еще больше;

·  в коллайдере будут использоваться помимо протонов ядра свинца атомной массы 207, а в космических лучах бывают только ядра железа атомной массы 56, и в земной атмосфере тоже свинца нет. В природе почти никогда не происходит столкновения таких тяжелых атомов на таких энергиях. Разница может быть (а может и не быть) критической. Например, из того, что безопасно соединить два куска меди, вовсе не следует, что безопасно соединить два куска плутония – произойдет атомной взрыв;

·  встречные столкновения космических лучей происходят далеко от звезд – так что даже если при этом образуются опасные продукты реакции, они не успевают выпасть на звезды;

·  столкновения в коллайдере происходят с гораздо большей плотностью, чем столкновения космических лучей;

·  столкновения в коллайдере происходят в сильном магнитном поле, которого нет в верхних слоях атмосферы, кроме того, рядом присутствуют сверхпроводящие магниты.

5. Тот факт, что коллайдеры давно уже безопасно работают, ничего не доказывает:

·  потому что сечение некоторых опасных реакций может быть очень малым и они могут происходить один раз в несколько лет;

·  потому что опасная реакция могла уже произойти, но мы этого пока еще не заметили.

6. Возможно, что космических лучей вообще не существует. Самые высокоэнергетичные космические лучи наблюдаются только косвенно, по ливням частиц. Если же причиной ливней частиц являются не космические лучи, а некоторые другие процессы (например, аннигиляция частиц темной материи), то все доказательство безопасности не работает. В любом случае, по космическим лучам еще остается много вопросов, например, не ясен их источник.

7. Ни одна эмпирическая граница риска невозможна без некоторых теоретических предположений (о том, что нечто аналогично, или нечто не существует, или некоторый фактор является несущественным), и именно эти теоретические предположения являются наиболее уязвимой частью конструкции. (Поскольку по сути произвольны.)

8. Люди не способны на стопроцентно истинные высказывания. Любые человеческие конструкции, статьи, проекты, имеют вероятность ошибки. Эту вероятность можно оценить статистически, сравнив долю опровергнутых публикаций, или долю технических проектов, затем потерпевших катастрофу. Я думаю, что, сказав, что 1 из 1000 человеческих построений является ложным, я польщу людям. То есть на самом деле это скорее 1 из 100. Но даже если это 1 из 1000, то это значит, что ни одной границе риска, предложенной людьми, не следует доверять больше, чем на 99,9 процента. Отсюда следует, что и сам уровень безопасности любого проекта не может быть больше, чем 99,9 процента. Например: ваш проводник по минному полю говорит, что есть один шанс на миллион, что на этом поле есть мины, но при этом вы знаете, что в одном случае из тысячи в прошлом этот проводник ошибался. В этом случае рациональным является принять оценку безопасности в один к тысяче, а не в один к миллиону.

Даже если принять те границы безопасности (вероятность катастрофы P<2*10 ——-), которые предлагают сторонники продолжения экспериментов, и применить к ним стандартную при анализе рисков процедуру оценки ценности, то, как показывает Эдриан Кент в своей статье «Критический обзор оценок рисков глобальных катастроф», [52 — Kent A. A critical look at risk assessments for global catastrophes. http:// arxiv. org/ pdf/ hep- ph/0009204] получатся неприемлемые по стандартам других отраслей результаты, а именно: этот риск будет эквивалентен гибели от 120 до 60 000 человек.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,141 сек. | 12.89 МБ