Minden idők legveszélyesebb fizikai kísérlete - világvége novemberben?<br/>

Amennyiben kedves Olvasónk el tudja olvasni ezt a cikket, akkor minden idők legveszélyesebb fizikai kísérlete még vagy nem zajlott le, vagy nagy szerencsénkre nem igazolódtak be a tudósok előzetes félelmei.

Csak nemrég derült ki, hogy katasztrofális következményekkel járhat az a kísérlet, amelyet a brookhaveni központi kutatólaboratóriumban novemberben akarnak lefolytatni amerikai tudósok. Az uptoni részecskegyorsító Relativistic Heavy Ion Collider nevű ütköztetőgyűrűjében hamarosan minden eddiginél nagyobb energiájú kísérletet készülnek elvégezni, amellyel - amennyiben az előzetes számítások helyesek - közvetlenül az Ősrobbanás utáni körülményeket sikerül majd néhány pillanatra rekonstruálni. A tudósok úgy gondolják, hogy az aranyatomok ütköztetése során a Nagy Bumm bekövetkezte után alig néhány milliszekundum korú Univerzumban uralkodó állapotok jönnek majd létre a gyorsítógyűrűben: az anyag egy kezdetleges formájában, úgynevezett kvark-gluon plazmaként lesz jelen a föld alatti laboratóriumban. Ezáltal lehetőség nyílik a korai világegyetemmel kapcsolatos hipotézisek ellenőrzésére.

A kísérlet azonban igen rosszul is elsülhet. Stephen Hawking, korunk egyik legjelentősebb fizikusa egyik elméletében feltételezi, hogy a kvark-gluon plazmában kisebb, mikroszkopikus méretű fekete lyukak keletkezhetnek. Hogyan viselkedne egy mikroszkopikus fekete lyuk? Sok tudós úgy gondolja, hogy ha mesterségesen, laboratóriumi körülmények között adnánk életet egy ilyen szörnyetegnek, az rohamosan növekedne, bekebelezve mindent és mindenkit, ami az útjába kerül - először csak a brookhaveni kutatóközpont tudósait, majd egész bolygónkat és környezetét. Ebben az esetben mindannyian belehullanánk a fekete lyukba, és pillanatok alatt megsemmisülnénk.

A tudósok most már világszerte teljesen biztosak benne, hogy a kísérlet tényleg borzasztóan veszélyes. Ám a brookhaveni kutatócsoport mégis hajthatatlan. Süket fülekre találnak a nemzetközi tiltakozások, és hiába ellenzi az akciót sok szaktekintély, úgy tűnik, már sehogy sem lehet leállítani. Novemberben minden kiderül.

Brookhavenben a laboratórium munkatársai természetesen nem aggódnak. Szerintük nagyon kicsi mennyiségű anyag vesz részt a kísérletben, így a felszabaduló energia is jelentéktelennek mondható. Az Univerzumnak nagyon instabilnak kellene lennie ahhoz, hogy ilyen parányi ingadozás hatására ennyire drasztikus változások következzenek be benne. Mint mondják, ennél sokkal nagyobb energiák sem borítják fel a világegyetem egyensúlyát. Különböző természetes asztrofizikai folyamatokban (pl. egy szupernóva-robbanáskor) sokkal intenzívebb energia felszabadulás történik, mégsem hoz létre parányi fekete lyukakat a téridőben.

Fekete lyukak

A fekete lyukak a téridő azon tartományai, amelyekbe anyag és sugárzás csak belehullhat, de kijönni semmi sem képes. Még elektromágneses sugárzás, így a fény sem hagyhatja el a fekete lyukat, innét ered a neve. Ennél azonban többrol van szó: mivel a fekete lyukakból sem anyag, sem energia nem távozhat el, semmilyen információnk nincs a benne zajló folyamatokról. Határvonalukat ezért eseményhorizontnak nevezzük. A fekete lyukakban a gravitáció minden más erőt felülmúl, s az anyag egy számunkra ismeretlen, végtelenül sűrű állapot felé omlik össze, amit szingularitásként írhatunk le. A fekete lyuk a térnek e szingularitás körüli tartománya, az eseményhorizont sugarát pedig az ún. Schwarzschild-rádiusz adja meg, ami viszont a tömegtől függ. (Ha az illeto anyag a Schwarzschild-rádiusznál kisebbre préselődik össze, akkor haladja meg a szökési sebesség a fény sebességét.)
Egy M tömeg Schwarzschild-rádiusza km-ben könnyen kiszámítható az

R_s = 2 GM/c²

képlettel, ahol G az általános gravitációs állandó, c pedig a fénysebesség. Ez alapján a Nap Schwarzschild-rádiusza mintegy 3 km, a Földé pedig 1 cm.
Fekete lyuk elméletileg minden anyagtömegből keletkezhet, ha a Schwarzschild-rádiuszánál kisebbre nyomódik össze. Jelenleg azonban csak két olyan hatékony mechanizmust ismerünk, amely létrehozhatja ezeket az egyelőre csak feltételezett objektumokat. Az egyik a nagy tömegű csillagok magjának összeomlása közvetlenül a szupernóva robbanás elott. Az igazán nagy fekete lyukak azonban nem így jöttek létre: a legnagyobb szörnyetegeket a galaxismagokban találjuk.

Szakirodalom - a teljesség igénye nélkül (az itt felsorolt könyvekben sok helyen találkozhatunk a fekete lyukak problémájával):

Barrow John D.: A Világegyetem születése, Kulturtrade 1994
Cserepes László-Petrovay Kristóf: Kozmikus fizika, ELTE jegyzet 1993
Davies Paul: Az utolsó három perc, Kulturtrade 1994
Gulyás J.-Honyek Gy.-Markovits T.-Szalóki D.-Varga A.: Fizika, Modern fizika, Calibra 1996
Hawking Stephen W.: Az idő rövid története (a Nagy Bummtól a fekete lyukakig), Maecenas 1989
Moore P.-Nicolson I.: A világűr titkai, A Világegyetem enciklopédiája, Helikon 1992
Penrose Roger: A császár új elméje, Akadémiai 1993

Fekete lyukak a hálózaton

http://csep10.phys.utk.edu/guidry/violence/blackholes.html - Egy jó bevezető oldal, alapkérdések megválaszolásával.
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/htmltest/rjn_bht.html - Virtuális utazás fekete lyukakba és neutroncsillagokba; animációk; ezen belüli link:
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/htmltest/gifcity/nslens_math.html - A fekete lyukak és neutroncsillagok fizikájának rövid matematikai leírása.
http://casa.colorado.edu/~ajsh/ - Andrew Hamilton honlapja, sok izgalmas témával; a nyitó animáció megtekintése után zuhanjon bele egy fekete lyukba!
http://www.astro.ku.dk/~cramer/RelViz/text/exhib4/exhib4.html - A fekete lyukak geometriája; ábrákkal és matematikai leírással.
http://www.astro.ku.dk/~peter/RelViz/ - A részecskék mozgása egy fekete lyuk közelében.
http://www.physics.arizona.edu/~hart/bh/ - Fekete lyuk szimulációk!

Münz Márton - Simon Tamás

Ajánló:

A gyorsítógyűrű honlapja. A Phobos nevű berendezés honlapja, amely a kísérlet lényegi részét végzi. Brookhaveni központi kutató-laboratórium.