หากอารมณ์หม่นหมองในเดือนมกราคมเริ่มดีขึ้น ลองนึกย้อนไปในฤดูร้อนปี 2008 เมื่อการคาดเดาเกี่ยวกับการค้นพบที่อาจเกิดขึ้นของ CERN ซึ่งกำลังจะเปิดเครื่องนั้นเข้าสู่กระแสเกินพิกัด สื่อต่างๆ ทั่วโลกพากันคลั่งไคล้ในสิ่งที่ LHC อาจปรุงขึ้น: มิติใหม่ของอวกาศ “อนุภาค” สสารมืด และใครจะลืมได้ หลุมดำกินดาวเคราะห์ สองปีครึ่งต่อมาและ ไม่แปลกใจเลย ดาวเคราะห์โลกมีชัยเหนือ
ภาพการทำงาน
พื้นฐานของธรรมชาติที่เป็นที่ยอมรับของเราก็เช่นกันยังคงเป็นวันแรกที่ LHC แต่ปีแรกของเครื่องที่มีเส้นรอบวง 27 กม. ในการชนโปรตอนเข้าด้วยกันด้วยพลังงานที่สูงเป็นประวัติการณ์กำลังเริ่มทำให้จินตนาการของนักทฤษฎีเชื่อง ตัวอย่างเช่น นักวิจัยเกี่ยวกับการทดลอง (CMS) ได้รายงานว่า
ณ ปัจจุบันที่ตรวจสอบพลังงาน ควาร์กไม่แสดงโครงสร้างย่อย ( arXiv :1010.4439 ) อนุภาคแปลกใหม่ เช่น ยังไม่ปรากฏ ( arXiv :1010.0203 ) และไม่มีเลปโตควาร์ก ( arXiv:1012.4031 ) หรือนิวเฮฟวี่เกจโบซอน ( arXiv:1012.5945 ) เช่นกัน แม้ว่าเอนทิตีเหล่านี้จะไม่สามารถตัดออกได้ทั้งหมด
แต่ข้อมูลของ LHC ทำให้พวกมันมีที่ว่างน้อยลงในการซ่อน โดยหลักแล้วทำให้นักวิจัยสามารถจำกัดมวลของอนุภาคได้อย่างเข้มงวด นักวิทยาศาสตร์ CMS ไม่พบหลักฐานของหลุมดำขนาดเล็กในเครื่องตรวจจับขนาด 12,500 ตัน ผลลัพธ์นี้ซึ่งรายงานก่อนวันคริสต์มาสจะไม่สร้างความตกใจ
ให้กับใครก็ตามที่คิดว่าหลุมดำดังกล่าวจะทำลายโลก (สำหรับพวกเขา มันก็แค่เรื่องของเวลา…) แต่ก็ไม่ได้ทำให้นักฟิสิกส์หลายคนประหลาดใจเช่นกัน เนื่องจากหลุมดำขนาดเล็กสามารถปรากฏที่ LHC ได้ก็ต่อเมื่ออวกาศมีมิติมากกว่าสามมิติ ช่องว่างของหลุมดำของ CMS มีความหมายอย่างไร
สำหรับภาพอวกาศ-เวลาที่แปลกประหลาดเช่นนั้น ตอนนี้เราสามารถเริ่มปกครองพวกเขาได้หรือไม่?“วิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจของการผลิตและการระเหยของหลุมดำยังคงมีอยู่” สตีฟ กิดดิงส์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารากล่าวยืนยัน ผู้ซึ่งร่วมเสนอความเป็นไปได้ที่ LHC
อาจสร้างหลุมดำ
เมื่อทศวรรษที่แล้ว “ผลลัพธ์ของ CMS เริ่มแยกแยะการกำหนดค่าที่รุนแรงที่สุดของมิติพิเศษ แม้ว่าหลายคนเชื่อว่าการกำหนดค่าดังกล่าวไม่น่าเป็นไปได้ก็ตาม ยังคงมีความเป็นไปได้ที่หลุมดำจะเกิดขึ้นที่ LHC แต่นี่ไม่ใช่คำทำนายเว้นแต่คุณจะรู้การกำหนดค่าของมิติพิเศษ!”
การเชื่อมช่องว่างแบบจำลองของมิติพิเศษที่สนับสนุนการทำนายหลุมดำถูกเสนอครั้งแรกในปี 1998 และสถาบันอื่น ๆ เพื่อจัดการกับสิ่งที่เรียกว่า “ปัญหาลำดับชั้น”: ทำไมแรงโน้มถ่วงจึงมากกว่า 30 คำสั่งที่มีขนาดอ่อนแอกว่ากองกำลังที่ควบคุมโลกควอนตัม พวกเขาตั้งแง่ว่าแรงโน้มถ่วงของแท่งทุกอย่าง
ถูกจำกัดอยู่ในเบรน 3 มิติที่มีอยู่ในอวกาศที่มีมิติสูงกว่า ซึ่งพลังที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วงรั่วไหลออกไป ลดขนาดพลังค์ (ซึ่งแรงโน้มถ่วงและแรงอื่นๆ มีความแข็งแกร่งใกล้เคียงกัน ตามที่คิดว่ามี เกิดขึ้นในช่วงเวลาแรกของเอกภพ) จากค่าปกติที่ 10 16 TeV เป็นเพียงไม่กี่ TeV ซึ่งเป็นค่าพลังงานที่ LHC
กำลังสำรวจพอดี วิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจของการผลิตและการระเหยของหลุมดำยังคงอยู่สตีฟ กิดดิงส์ แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตา บาร์บารา ในเอกภพที่มีมิติสูงกว่านี้ ให้โต้แย้งว่า และคนอื่นๆ
หลุมดำขนาดจิ๋วอาจถูกบีบอัดให้ดำรงอยู่ได้ในอัตราหนึ่งต่อวินาทีที่ LHC โดยอนุภาคจะพบกับแรงโน้ม
ถ่วงที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วงในระยะทางสั้นๆ ก่อนที่จะสลายตัวแทบจะทันทีทันใดเป็นแสงวาบ ของอนุภาคปกติ อย่างไรก็ตาม Arkani-Hamed กล่าวว่าเขาไม่เคยคิดว่าสัญญาณหลุมดำนั้นเป็นไปได้ “แม้ว่าจะมีมิติพิเศษอยู่ หลุมดำก็เป็นสิ่งสุดท้ายที่คุณจะค้นพบ เพราะคุณจะเห็นผลกระทบอื่นๆ
ที่ใหญ่กว่าที่พลังงานต่ำกว่าก่อน เช่น การแผ่รังสีความโน้มถ่วงเข้าไปในมิติพิเศษ” เขากล่าว “ไม่ว่าขนาดพลังค์ที่ลดลงจะเป็นอะไรก็ตาม คุณจะต้องใช้พลังงานหลาย ๆ ครั้งเพื่อเริ่มสร้างสิ่งที่คุณจะจำได้ว่าเป็นหลุมดำ” แต่ ในเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี ซึ่งทำงานร่วมกับ ในแบบจำลองมิติขนาดใหญ่พิเศษ
ยืนยันว่าหลุมดำขนาดเล็กนั้นมีอยู่จริง “มันเกิดขึ้นจากการมี อยู่ของหลุมดำขนาดใหญ่” เขาบอก “หลุมดำขนาดเล็กเป็นเพียงสิ่งที่เกิดขึ้นกับหลุมดำขนาดใหญ่ในขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการ เมื่อมันระเหยไปหมดแล้วด้วยรังสีฮอว์กิง เรารู้ว่าสิ่งนี้ควรเกิดขึ้น – เราไม่รู้ว่าสเกล [เช่น พลังงาน] ยาวเท่าใด”
ชี้ให้เห็นว่า
ปัญหาคือความเข้าใจทางทฤษฎีในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับหลุมดำขนาดจิ๋วไม่เพียงพอที่จะทำนายคุณสมบัติของหลุมดำได้อย่างแม่นยำ ในการค้นหาสิ่งเหล่านี้ (และสิ่งที่แปลกใหม่อื่นๆ) ที่ LHC นักวิจัยต้องจำลองเหตุการณ์เบื้องหลังที่สามารถเลียนแบบเหตุการณ์เหล่านี้ได้
ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับไอพ่นจำนวนมหาศาลที่ก่อตัวขึ้นจากควาร์กและกลูออน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่เป็นที่รู้จักในทางทฤษฎีอย่างแน่ชัด จนถึงตอนนี้ ทีมงาน CMS ไม่พบสัญญาณใดๆ เกี่ยวกับพื้นหลังนี้ ทำให้นักวิจัยสามารถแยกหลุมดำที่มีมวลขั้นต่ำ 3.5–4.5 TeV/c 2ได้
ระเบิดสำหรับทฤษฎีสตริง? แต่การขาดหลุมดำที่ CMS เห็นนั้นเป็นความพ่ายแพ้สำหรับทฤษฎีสตริงหรือไม่? ท้ายที่สุดแล้ว กรอบทฤษฎีอันกว้างใหญ่นี้ยังเรียกมิติเพิ่มเติมเพื่อเชื่อมโยงแรงโน้มถ่วงกับแรงอีกสามแรง โดยอธิบายว่าอนุภาคมูลฐานเป็นแง่มุมของสตริงพื้นฐานที่สั่นสะเทือน
ในพื้นที่ 6D หรือ 7D ขนาดกะทัดรัด อย่างไรก็ตาม สำหรับข้อหนึ่ง ปฏิเสธความคิดที่ว่าทฤษฎีสตริงทำให้เลือดกำเดาไหล โดยอธิบายถึงคำกล่าวอ้างดังกล่าวว่า “ไร้สาระ” ซึ่งในปี 1999 ได้ร่วมพัฒนาแนวทางมิติพิเศษที่คล้ายกันที่เรียกว่า “รูปทรงเรขาคณิตบิดเบี้ยว” เพื่อแก้ปัญหาลำดับชั้น อธิบายว่าทั้งแบบจำลองขนาดใหญ่พิเศษ (LED) ของเธอและ ใช้ทฤษฎีสตริง
Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
