Il cosmo potrebbe essere punteggiato di buchi neri così piccoli che potrebbero scivolare tra gli atomi, suggerisce una nuova teoria selvaggia.
E potremmo creare queste stranezze adolescenziali tutto il tempo nel più grande distruttore di atomi del mondo, secondo un nuovo studio. Se potessimo creare questi oggetti, potrebbero essere una finestra sulla misteriosa natura della gravità.
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Una taglia troppo piccola
abbiamo quattro forze fondamentali della natura (almeno, che sappiamo finora): elettromagnetismo, una forza potente, forza debole e gravità. Le quattro forze operano a distanze diverse, hanno portatori diversi e interagiscono in modi diversi. Hanno anche punti di forza molto diversi.
E non importa come lo tagli, la gravità risulta sempre più debole. La gravità è una forza così debole che se fosse un miliardo di trilioni di volte più forte di adesso, sarebbe ancora la forza più debole di un fattore di circa 10 milioni.
Vai avanti e solleva il dispositivo su cui stai leggendo sopra la tua testa. Congratulazioni. I muscoli delle tue braccia hanno temporaneamente superato l’attrazione gravitazionale dell’intero pianeta Terra.
La gravità è così ridicolmente bassa che i fisici hanno iniziato a chiedersi perché. Dopotutto, qualcosa di così strano, strano, fuori luogo richiede praticamente una spiegazione.
In relazione a questo problema di gravità stranamente basso (noto come “problema della gerarchia” nei circoli di fisica), c’è un altro problema con il modo in cui le forze fondamentali si relazionano tra loro.
Ad energie elevate, le forze elettromagnetiche e nucleari deboli si fondono in un’unica forza unificata (chiamata, ovviamente, forza “elettrodebole”). Abbiamo la prova che a energie ancora più elevate anche la forza nucleare forte si unisce al partito di unificazione. E si ipotizza che a energie estremamente elevate, la gravità si fonda anche con altre forze. Ma l’energia richiesta è così alta che non potremmo sperare di raggiungerla, anche con un acceleratore di particelle delle dimensioni della nostra galassia.
Perché la gravità è così debole e perché ci vuole così tanta energia per fonderla potenzialmente con altre forze?
Un diluvio di tenebre
La versione breve è che non lo sappiamo. Un presupposto è che nell’universo ci sia di più di quanto sembri. Nello specifico, ci sono più dimensioni spaziali delle tre che conosciamo. In questa visualizzazione, ci sono le solite direzioni su-giù, sinistra-destra e indietro, oltre a … alcune altre. Il numero esatto dipende dalla teoria.
In questa potenziale spiegazione della debolezza della gravità, le dimensioni extra sono così grandi che il nostro universo è integrato in una massa dimensionale molto più grande e più grande delle dimensioni extra.
In questa storia, la gravità è in realtà molto forte, ma a differenza di altre forze (che sono vincolate al nostro universo 3D), la gravità si muove liberamente tra tutte le dimensioni. Questo diluisce la forza, facendola sembrare tessuta.
In questi modelli, poiché la gravità è effettivamente così forte, sarebbe possibile fondere la gravità a livelli di energia molto più bassi. In altre parole, potremmo non aver bisogno di un acceleratore di particelle delle dimensioni di una galassia per vedere la gravità unirsi al gruppo unificante. Potremmo anche aver bisogno di qualcosa di molto più piccolo. Come, diciamo, il Large Hadron Collider, un anello di 27 chilometri al confine tra Francia e Svizzera, dove i protoni si scontrano a una velocità prossima alla luce.
Le regole del gioco
In che modo l’LHC individuerebbe queste dimensioni nascoste aggiuntive? Una soluzione sarebbe produrre buchi neri microscopici. Normalmente ci vuole una quantità folle di densità e pressione per formare materiale che comprima un buco nero in modo che collassi in un punto di densità infinita non è un trucco facile. E se la gravità è davvero così bassa come sembra, allora non abbiamo abbastanza energia all’interno dell’LHC per farlo accadere.
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Ma se la forza di gravità fosse effettivamente molto più forte, potremmo facilmente sopraffare le altre forze della natura e produrre buchi neri. Se la gravità è abbastanza forte, potremmo già creare piccoli buchi neri nell’LHC in questo momento.
Questi minuscoli buchi neri non sono allarmanti: evaporerebbero in meno di 10 ^ meno 27 secondi, trasformandosi in una pioggia di particelle molto prima di fare qualcosa di interessante come inghiottire la terra. Ma fino ad oggi, non abbiamo visto alcuna spruzzatura di particelle che suggeriscano buchi neri microscopici o dimensioni extra.
Ma in un articolo accettato di essere pubblicato sulla rivista Physical Review D e pubblicato nel database di prestampa arXiv, un team di fisici teorici ha sottolineato che potrebbe mancare qualcosa. I calcoli precedenti sulla frequenza con cui l’LHC avrebbe creato buchi neri microscopici hanno fatto semplici supposizioni su come si sarebbero formati i buchi neri e su come avrebbero interagito con l’universo intorno a loro.
I calcoli più precisi di questo gruppo rivelano che, supponendo che tutte queste dimensioni extra esistano e che la gravità sia segretamente molto potente, l’LHC può produrre molti meno buchi neri microscopici di quanto pensassimo in precedenza. A seconda del numero di ipotetiche dimensioni aggiuntive, il numero di questi buchi neri di dieci anni potrebbe essere inferiore a un decimo delle stime precedenti.
Ciò significa che ogni speranza non è persa nella ricerca di ulteriori dimensioni e della potenziale forza di gravità nascosta. Potremmo dover continuare a far funzionare l’LHC più a lungo prima di poter escludere questi modelli.
E se un buco nero microscopico appare nei nostri dati, significherebbe che ciò che pensiamo come l’universo è solo una piccola bolla incorporata in una cornice molto più grande – e dovremmo riscrivere completamente la nostra comprensione della gravità. .
Originariamente pubblicato su WordsSideKick.com.
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