У Большого адронного коллайдера и даже его будущей еще более мощной версии есть бесплатная альтернатива, пишет Physical Review Letters. Астрофизики выразили мнение, что этой альтернативой могут служить черные дыры, а особенно сверхмассивные — те, что находятся в центрах галактик.
В американском Университете Джонса Хопкинса с иронией отметили, что в нынешних условиях сокращения федерального финансирования науки приходится искать способы проводить исследования максимально экономно. А меж тем в ЦЕРН, в районе Женевского озера, где с 2008 года работает Большой адронный коллайдер, уже выбрали и обследовали место для его новой «мегаверсии» — Future Circular Collider.
По планам, длина окружности его основного кольца составит 90−100 километров против 27-ми у БАК. Физики рассчитывают ускорять в нем частицы до энергий в 100 триллионов электронвольт, что тоже в несколько раз превосходит максимальные возможности БАК. Примерно настолько же дороже обойдется и строительство нового ускорителя. Возведение Большого адронного обошлось в 4,7 миллиарда долларов.
Столкновения протонов и других субатомных частиц на околосветовых скоростях необходимы физикам, чтобы постигать природу материи и принципы устройства Вселенной. Ученые надеялись, что эксперименты в БАК помогут выявить темную материю и многие другие неуловимые частицы, но это не удается, и поэтому остается только ждать появления нового коллайдера. Но ученые заявили, что вовсе не обязательно тратить 40 лет и 30 миллиардов долларов на такой масштабный проект: суперколлайдер можно найти прямо сейчас и совершенно бесплатно.
Как установила современная наука, в центре каждой крупной галактики находится сверхмассивная черная дыра. Более того, есть серьезные подозрения, что такие объекты скрываются также в галактиках карликовых и даже в шаровых звездных скоплениях.
Ближайшая известная сверхмассивная черная дыра — в 26 тысячах световых лет от нас, в центре нашей галактики Млечный Путь. Ее масса составляет более четырех миллионов Солнц. Наблюдать эту черную дыру мы можем в основном благодаря тому, что она окружила себя ярким обрамлением притянутого и поглощаемого вещества — аккреционным диском. В этом диске материя расщеплена на субатомные частицы, которые мчатся на скоростях, сравнимых со скоростью света.
А у черной дыры в центре галактики М87, помимо такого диска, есть еще и два направленных в противоположные стороны огромных потока заряженной плазмы — релятивистские струи. Они образовались от того, что на эту черную дыру «падает» слишком много вещества, она с ним не справляется, и часть отлетает прочь, тоже на трудно вообразимых скоростях.
Все это — наглядные иллюстрации того, что с черной дырой как ускорителем частиц не может сравниться ни один созданный человеком коллайдер. Именно этими ее возможностями и предлагают воспользоваться астрофизики. Они рассказали, что часто в процессе поглощения плазмы сверхмассивная черная дыра вращается вокруг своей оси. При этом ее аккреционный диск иногда движется в обратном направлении. И это как раз то, что нужно для «получения» лучшего коллайдера во Вселенной: благодаря такому «встречному движению» возле горизонта событий происходят столкновения частиц с энергиями в десятки, если не в сотни тэраэлектронвольт.
Остается только выявлять продукты этих столкновений: нейтрино, электроны, позитроны, а может быть, и такие частицы, о которых мы даже не знаем. Многие из них уже сейчас можно выявлять. Астрофизики привели в пример нейтринную обсерваторию IceCube в Антарктиде. Стоит упомянуть и Байкальский нейтринный телескоп.
Ранее ученым удалось без помощи телескопа понаблюдать, что происходит в момент падения нейтронной звезды в черную дыру.
