Интересное, обоснованное и чрезвычайно экономное предложение выдвинули специалисты в области физики элементарных частиц, сотрудники Венского технического университета. Они предложили использовать черные дыры для поисков элементарных частиц, а конкретно: для поиска аксионов. Все попытки поймать их в ускорителях на Земле пока остаются безуспешными.
Черные дыры же при поглощении сообщают частицам весьма высокую энергию, то есть так разгоняют их в практически бесконечном вращении аккреционного диска, что в результате могут быть обнаружены и неуловимые на Земле аксионы!
Этих огромных космических "пожирателей" предложено востребовать как работающие установки вместо экспериментальных ускорителей. Их не нужно строить — огромное количество этих объектов в космосе итак уже давно совершает свою таинственную для человечества функцию поглощения материи и энергии (даже в виде фотонов). Кроме того, их не нужно финансировать, ремонтировать, а результаты могут быть просто не сравнимы с получаемыми сейчас на Земле ценой невероятных усилий. Если эта идея окажется плодотворной, это будет прорыв в физике элементарных частиц.
Читайте также: Черная дыра убегает из галактики
Все усилия обнаружить аксионы — псевдоскалярные частицы (такие частицы называют барионами, тяжелыми частицами), при квантовании они отображаются как частицы с длиной волны до многих километров, возникающие при взаимодействии фотонов высоких энергий и ядер атомов. Их название взято с пакета стирального порошка — и не зря!
Аксионы могут очистить, иначе говоря "отстирать" квантовую хромодинамику от проблемы сильного CP-нарушения (оно проявляется в нарушении распадов тяжелых частиц на нормальные легкие частицы и античастицы — последние появляются куда реже, чем это предсказывает теория), весьма напрягающего и "пятнающего" стройную теорию. Вот только найти этот "отстирывающий агент" в виде так хорошо задуманной теоретиками частицы-бозона никак не получается на Земле.
Аксионы пытались обнаружить в различных реакциях крупнейшие лаборатории: CERN, ADMX и PVLAS; а последняя даже объявляла об их обнаружении, но сообщение так и осталось заявкой на их безуспешную поимку… Их искали в солнечном излучении вследствие эффекта Примакова и тоже не смогли найти, их местонахождением объявляли галактическое гало темной материи, но этот поиск тоже не дал успеха. Неуловимый аксион не был обнаружен.
Предложение молодых сотрудников-физиков Венского технологического университета Даниэля Грумиллер (DanielGrumiller) и Габриэлы Мокану (Gabriela Mocanu), чья работа на данную тему, опубликованная в Physical Review D, - изящна и проста. Для поиска этих неуловимых псевдоскалярных частиц нужны более мощные ускорители, на роль которых годятся черные дыры. Они ускоряют часть материи, попадающей в их гравитационное поле, до таких скоростей, что она просто несется, сломя голову, улетая в космос.
Это явление исследовал теоретик Пенроуз: в результате вращение черной дыры замедляется, в теории до нуля, то есть до полной остановки. Но это уже теоретические изыски вариантов существования черных дыр, а для поиска элементарных частиц важно то, что концентрированное бозонное облако возле черной дыры будет ускоряться сильнее, чем это возможно в земных ускорителях.
Проблема теперь возникает совсем другая - создать технологию регистрации космических аксионов! Предположительно существующее огромное количество разогнанных бозонов разлетается, и их масса должна порождать гравитационные волны, которые физики имеют возможность измерить!
Аксионы представляют собой один из типов бозонов. Они живут достаточно долго в одном и том же квантовом состоянии, поэтому вокруг черных дыр могут накапливаться облака бозонов! Предположительно такие облака способны катастрофически коллапсировать, образуя "бозонную новую", по аналогии с новой звездой, когда коллапс такого облака порождает мощную "вспышку" бозонов, уносящих аксионы с огромными скоростями в космос.
В соответствии с упомянутым процессом Пенроуза, в облаке до коллапса может накопиться много энергии, и в результате он должен искривить пространство-время. После чего возникнут гравитационные волны, регистрация которых возможна в земных лабораториях. Конечно, это совсем не землетрясение! Чтобы их прохождение зафиксировать, нужно создать очень чувствительные датчики, способные выделить из всех многочисленных колебаний именно прохождение гравитационной волны через нашу планету.
Читайте также: Наша Земля — естественный коллайдер?
Эта задача очень сложная, но, безусловно, она будет решена через несколько лет, по мнению специалистов — предположительно к 2016 году. Регистрация гравитационных волн вследствие космических катаклизмов будет информацией для исследователей элементарных частиц, природные космические ускорители которых работают в глубинах космоса.