четверг, 8 марта 2012 г.

Обнаружить следы появления чёрных дыр на Большом адронном коллайдере пока не удаётся

Обнаружить следы появления чёрных дыр на Большом адронном коллайдере пока не удаётсяКоллаборация CMS обработала все данные по столкновениям протонов на Большом адронном коллайдере, собранные в 2011-м, но так и не смогла обнаружить следы появления микроскопических чёрных дыр.

Идея о возможном рождении микроскопических чёрных дыр в коллайдерных экспериментах была высказана теоретиками, которые старались решить так называемую проблему иерархии. Суть её в том, что характерный энергетический масштаб электрослабого взаимодействия (~0,1 ТэВ), задаваемый вакуумным средним хиггсовского бозона, которое через соответствующие константы связи определяет массы W- и Z-бозонов, очень сильно отличается от планковского масштаба гравитационного взаимодействия MPl ~ 1016 ТэВ.

Пытаясь объяснить, как образовался этот поистине гигантский разрыв, физики создали несколько моделей с дополнительными пространственными измерениями. В известной ADD-модели, к примеру, вводится n больших плоских дополнительных измерений, компактифицированных («замкнутых сами на себя») на n-мерном торе или сфере. Многомерное пространство-время здесь открыто только для гравитационного взаимодействия, а калибровочные взаимодействия локализуются на (3 + 1)-мерной мембране, вследствие чего классический закон тяготения Ньютона на малых расстояниях корректируется. При этом «истинный» планковский масштаб в (4 + n) измерениях, MD, отходит от MPl и сближается с масштабом электрослабого взаимодействия: считается, что действует соотношение M2
Pl
= 8πMn + 2
D
rn, где r — размер дополнительных измерений.

Такое изменение структуры пространства-времени и «усиление» гравитационного поля позволяет рассчитывать на образование чёрных дыр при столкновениях частиц на энергиях, превышающих сравнительно малую MD, а не MPl. Последняя величина заведомо недостижима для экспериментаторов; если наш мир истинно четырёхмерен, надеяться на регистрацию распада и рождения чёрных дыр на Большом адронном коллайдере бессмысленно.

Альтернативой ADD-модели может служить концепция «мира на бране» Рэндалл — Сундрума, в рамках которой привычная для нас Вселенная рассматривается как выделенная четырёхмерная поверхность или слой, называемый браной, в искривлённом пятимерном пространстве-времени анти-де Ситтера. Единственное дополнительное (четвёртое) пространственное измерение здесь также остаётся невидимым в силу того, что все взаимодействия и частицы Стандартной модели сосредоточены на бране, и только гравитоны (кванты гравитационного поля) распространяются ещё и в окружающем «объёме».





Минимально возможные значения массы микроскопических чёрных дыр, рассчитанные для ADD-модели с разным числом дополнительным измерений n. Кривые, которые относятся к невращающимся чёрным дырам, выделены серым, а синим обозначены результаты вычислений для вращающихся объектов. Оранжевые графики соответствуют тем чёрным дырам, которые теряют массу и момент импульса перед испарением. (Иллюстрация CMS Collaboration.)


За прошлый год коллаборация CMS успела составить внушительный массив опытных данных по протон-протонным столкновениям с полной энергией в 7 ТэВ, объём которого отвечал интегральной светимости в 4,7 обратного фемтобарна. Анализируя эту информацию, физики попробовали отыскать следы распадов чёрных дыр, которые могли бы рождаться в рамках ADD-модели или модели Рэндалл — Сундрума, но положительных результатов не добились. Единственным итогом работы стало увеличение минимально возможной массы микроскопических чёрных дыр до 3,8–5,3 ТэВ.

Аналогичное исследование двухгодичной давности, напомним, также не принесло результатов. Минимально возможная масса чёрных дыр тогда была зафиксирована на уровне 3,5–4,5 ТэВ.

Подготовлено по материалам arXiv-препринта.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Мороженое вызывает «кокаиновое» привыкание
Учёные из Орегонского исследовательского института (США) обнаружили, что тяга к мороженому сравнима с той, которую испытывают наркоманы при регулярном употреблении кокаина. Исследователи имели дело со 151 подростком со «здоровым весом» в возрасте 14 и 16 лет. Ребят поили шоколадными коктейлями, приготовленными из мороженого Häagen Dazs. Перед этим специалисты проинтервьюировали подопытных, делая...
  (читать дальше)

Хакеры из Anonymous заявили о непричастности к сбоям в работе Facebook
Представители хакерского движения Anonymous не причастны к сбоям в работе крупнейшей в мире социальной сети Facebook, произошедшим в среду, несмотря на появившиеся в Twitter сообщения об атаке со стороны хакеров, заявили представители Anonymous в своем блоге на сервисе Twitter. Перебои с работой социальной сети Facebook начались около 10.00 мск среды и продлились примерно два часа. Ряд пользоват...
  (читать дальше)

Природа справится, дайте шанс
В Университете штата Огайо (США) провели любопытный эксперимент: в 1994 году там организовали два болота и оставили их в покое. И вот исследователь в области окружающей среды и природных ресурсов, профессор Билл Митч и его коллеги посмотрели, что из этого вышло. В одном болоте было посажено 13 самых обыкновенных растений, а второе учёные предоставили матушке-природе. В резервуары постоянно зак...
  (читать дальше)

Птенцы сизоворонки сигнализируют об опасности запахом рвоты
В случае опасности птенцы сизоворонки срыгивают дурно пахнущую массу. Благодаря запаху рвоты взрослые птицы понимают, что в гнезде не всё ладно, и стараются переждать опасность на расстоянии. Если вы малы и беспомощны, то максимум, что вы можете сделать при встрече с сильным врагом, — это сообщить всем окружающим об опасности. Именно так поступают птенцы сизоворонки, но при этом для оповещения о...
  (читать дальше)

«Бумажный этанол» становится на промышленные рельсы
Несмотря на годы федеральных (США) преференций, индустрия целлулоидного биотоплива, ставящая целью получение этанола из древесной стружки и подобных материалов растительного происхождения вместо кукурузы, никак не может начать коммерческое производство. И вот наконец-то хорошие новости для неоперившейся индустрии: калифорнийский биотехнологический стартап Virdia, конвертирующий целлюлозу в сахар...
  (читать дальше)

На Сицилии обнаружена сокровищница диких винных дрожжей
Сицилийские виноделы уже не топчут виноград. Но на юге острова по сей день практикуется старинный способ получения вина путём смешивания виноградного сусла в каменных и бетонных ёмкостях, где и происходит брожение. Учёные провели перепись местных дрожжей и пришли к выводу, что многие из них по своим характеристикам могут даже превосходить широко распространённые промышленные дрожжи. Почти повс...
  (читать дальше)

Дебют сухопутных существ отодвинут в прошлое
В Шотландии обнаружен след, которому 345 млн лет. Находка отодвигает сроки появления первых четвероногих существ, проводивших всю жизнь на суше. «Это самая ранняя и самая маленькая из когда-либо найденных ног с пятью пальцами», — отмечает палеонтолог Дженнифер Клэк из Кембриджского университета (Великобритания). По её словам, пять пальцев обычно хорошо несут тело и прекрасно справляются с поворо...
  (читать дальше)

Часть генома гориллы ближе к человеку, чем к шимпанзе, выяснили ученые
Генетики завершили полную расшифровку генома гориллы и выяснили, что примерно 15% генов гориллы ближе к их человеческим аналогам, чем к тем, которые содержатся в ДНК шимпанзе, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Сравнительная генеалогия Гориллы считаются самым близким родственником человека после шимпанзе. На сегодняшний день ученые выделяют западных (Gorilla gorilla) и восточн...
  (читать дальше)

«Судна с воздушной поддержкой» могут серьёзно «подвинуть» традиционные плавсредства
Суда на воздушной подушке (СВП) могут быть значительно быстрее обычных, но и проблем у них немало: высокий расход топлива неразрывно связан с необходимостью постоянно поддерживать судно в воздухе. Норвежские исследователи из компании Effect Ships International AS решили создать гибрид обычного корабля и судна на воздушной подушке. Они назвали его ASV (Air Support Vehicle) — судно с воздушной подде...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)