Aliens

Citplanētu civilizācijas varētu izmantot melnos caurumus kā daļiņu paātrinātāju enerģijas avotus

Meklējot iespējamās liecības par augsti attīstītu tehnoloģisku civilizāciju pastāvēšanu citās mūsu Galaktikas zvaigžņu sistēmās (SETI projekts), astronomu uzmanība līdz šim bija pievērsta galvenokārt starpgalaktisko "bāku" signālu uztveršanas mēģinājumiem un centieniem noteikt vai ap kādu zvaigzni nevarētu būt uzbūvēta tā sauktā Daisona sfēra - kosmiska mēroga energostacija (sk. "Daisona sfēra kā ārpuszemes civilizāciju astroinženieriskās darbības rezultāts", aliens.lv, 26.11.2014.). Taču miljoniem vai pat miljardiem gadu vecas civilizācijas, - un tādu pastāvēšanu nevar izslēgt, - varētu spēt īstenot vēl daudz citus, mūsu tehnoloģiskās attīstības līmenim fantastiskus astroinženieriskus projektus. Viena no tādām kosmiska mēroga iekārtām varētu būt daļiņu paātrinātājs, kas uzbūvēts, kā enerģijas avotu izmantojot melno caurumu.

Braiens Lackis (Brian Lacki) no Prinstonas Padziļināto studiju institūta (ASV) aprēķinājis, ka šāda paātrinātāja darbība, ja kaut kur kosmosā tāds pastāvētu, radītu īpašu "piesārņojumu" - ļoti augstas enerģijas neitrīno. Lackis, kura raksts publicēts brīvpieejas zinātnisko pētījumu portālā arxiv.org, aicina SETI pētījumos iesaistītos astronomus pievērsties šādu daļiņu meklējumiem, tādējādi paplašinot ārpuszemes civilizāciju meklēšanas metožu klāstu. Lacka ideju sākt šādu neitrīno meklējumus jau atbalstījis SETI eksperts no Arizonas Valsts universitātes Pols Deiviss (Paul Davies).

Uz jautājumu, kāds varētu būt šāda paātrinātāja izveides mērķis, Lackis atbild, ka augsti attīstīti citplanētieši, tāpat kā mēs, visdrīzāk nodarbotos ar fizikas pētījumiem un būvētu daļiņu paātrinātājus, lai varētu simulēt augstu enerģiju laukus, līdz pat tam enerģijas līmenim, kāds, atbilstoši Standarta kosmoloģiskajam modelim, bija Visuma pastāvēšanas pirmajā fāzē - Planka ērā. Šajā tik ļoti īsajā Visuma evolūcijas periodā, kas ilga no Visuma rašanās jeb 0 punkta līdz 10^−43 sekundei, darbojās pagaidām neatklāti dabas likumi. Planka ēras aprakstīšanai būtu nepieciešams savietot Einšteina vispārējās relativitātes teoriju ar kvantu lauku teoriju, taču tas nav iespējams, jo atsevišķas to daļas ir savstarpēji pretrunīgas. Savukārt vienotā lauka teoriju vēl nevienam nav izdevies pārliecinoši izstrādāt un to uzskata par vienu no galvenajiem fizikas uzdevumiem. Astrofiziķi uzskata, ka Planka ērā visas četras tagad Visumā pazīstamās fundamentālās mijiedarbības: gravitācijas, elektromagnētiskās, vājās un stiprās mijiedarbības bijušas apvienotas vienā mijiedarbībā un Visuma temperatūra šajā ērā ir bijusi aptuveni 10^32 K. Planka enerģija ir apmēram 1.22×10^28 eV (elektronvolti) un to nepieciešams mākslīgi sasniegt, lai eksperimentāli varētu pētīt Planka mēroga norises (Planka laiks - 5.39121 × 10^−44 s; Planka garums(ℓP) - 1.616252×10^−35 m; Planka masa - 2.17645 × 10^−8 kg). Šobrīd augstākais enerģijas līmenis, ko teorētiski var sasniegt visjaudīgākajā daļiņu paātrinātājā uz Zemes ir 14TeV (14 ×10^12 eV.), tātad, lai sasniegtu Planka enerģiju jauda būtu jāpalielina vismaz par 10^19 pakāpēm (pēc Lacka aprēķiniem par 10^24 pakāpēm), kas, rēķinoties ar mūsu civilizācijas pašreizējām un tuvākajā nākotnē paredzamajām tehnoloģiskajām iespējām, nav paveicams.

Kādus tieši eksperimentus citplanētu civilizācijas varētu veikt, izmantojot Planka mēroga enerģijas, stāsta Pols Deiviss, nav iespējams pateikt. Iespējams, viņi censtos radīt jaunu mini Visumu vai mēģinātu izveidot kādu mums neiedomājamu laiktelpas skulptūru...

Daļiņu paātrinātājs, ar kuru varētu iegūt Planka enerģijas jaudas, raksta Lackis, radītu tik liela blīvuma elektromagnētisko enerģiju, ka pastāvētu iespējamība, ka tas iekrīt paša radītā melnajā caurumā. "Taču, izmantojot radošu pieeju, gudrs konstruktors no šīs problēmas varētu izvairīties. Tehniski Planka enerģiju var sasniegt, lai gan tas ir ārkārtīgi sarežģīti," - tā Lackis.

Ja paātrināšanai tiktu nolemts izmantot elektriskos laukus, zinātnieks turpina, tad ierīcei izmēros vajadzētu būt vismaz 10 Saules radiusu lielai. Magnētiskā sinhrotrona tipa paātrinātājs varētu būt arī mazāks, taču lielu problēmu sagādātu tā būvei nepieciešamie materiāli. Neviens normāls (t.i. praktiski vai teorētiski izgatavojams) materiāls, Lackis lēš, nespētu izturēt šāda paātrinātāja radīto elektromagnētisko lauku spēkus. Viena no retajām vietām, kur tik augsta blīvuma enerģija var pastāvēt ir melno caurumu tuvākā apkārtne un pēc zinātnieka domām šīs īpašās laiktelpas vietas būtu iespējams izmantot, lai izveidotu Planka mērogā darboties spējīgu paātrinātāju.

Lackis aprēķinājis, ka, darbinot Planka enerģiju iegūt spējīgu paātrinātāju, elementārdaļiņu sadursmēs rastos arī ļoti daudz dažādu, citplanētu pētniekiem neinteresējošu daļiņu, ko varētu saukt par "piesārņojumu." Liela daļa no šī piesārņojuma būtu ārkārtīgi augsti enerģētiskas daļiņas, kas teorētiski varētu sasniegt arī Zemi. Jāņem gan vērā, ka ierīces konstruktori, tāpat kā Lielā hadronu paātrinātāja inženieri varētu parūpēties, lai dzīvajām būtnēm kaitīgā radiācija tiktu ekranēta un neizplūstu ārpus nosacītās laboratorijas robežām. Izvērtējot dažādas iespējamības, Lackis secina, ka Zemi no citplanētiešu būvēta Planka enerģijas daļiņu paātrinātāja visticamāk varētu sasniegt neitrīno ar apmēram jota elektronvoltu (YeV jeb 10^24 eV) lielu lādiņu.

Šādiem, no paātrinātāja nākušiem neitrīno būtu miljons vai vairāk reižu augstāka enerģija nekā jebkad iepriekš uz Zemes noteiktiem neitrīno un šī iemesla dēļ, ņemot vērā, ka to mijiedarbība ar citām daļiņām būtu stiprāka, tos varētu vieglāk "noķert". Atbilstoši Lacka aprēķiniem, lielākā daļa no paātrinātajiem neitrīno, ejot cauri Zemes okeāniem, tajos atdotu savu enerģiju, sadaloties sekundārajās daļiņās. Lai noteiktu sadalīšanās brīdī notiekošos uzliesmojumus un tādējādi piefiksētu šāda augsti enerģētiska neitrīno esamību, optiskā metode, ņemot vērā okeānu ūdeņu blāvumu, nebūtu izmantojama. Tās vietā pēc Lacka domām varētu lietot skaņas metodi. Pētnieks ir pārliecināts, ka ar īpaši jūtīgu hidrofonu palīdzību, varētu sadzirdēt, kad neitrīno saduras ar kādu citu daļiņu. Tā kā šādu neitrīno parādīšanās Zemes teritorijā būtu ļoti reta, vajadzētu izmantot apmēram 100 000 hidrofonu.

Cita iespēja šādu neitrīno noteikšanai ir Mēness novērošana, kas jau notiek NuMoon eksperimenta ietvaros, kurā no Zemes ar radioteleskopu tiek mēģināts fiksēt 10^20 eV enerģijas līmeņa neitrīno ietriekšanos Mēness virsmā un tās rezultātā izraisīto sekundāro daļiņu "sprādzienu".

Lackis norāda, ka neskatoties uz to, ka jota elektronvoltu liela lādiņa neitrīno novērojumi nebūtu skaidra liecība par citplanētiešu superpaātrinātāja darbību - šādi neitrīno varētu veidoties arī kosmisko stīgu sabrukšanas procesā -, tomēr jebkurā gadījumā to atklāšana būtu nozīmīgs fizikas zinātnes sasniegums.

Attēls: Cygnus X-1 - Gulbja zvaigznājā līdzās zilā milža klases zvaigznei esošs melnais caurums mākslinieka skatījumā. Avots: NASA.

Avoti:
arxiv.org
physicsworld.com
chaos.org.uk
astro.ru.nl
zvaigzne.lv
newt.phys.unsw.edu.au
en.wikipedia.org

Pirmo reizi publicēts 23.03.2015.