Материя может быть построена из чёрных дыр

Модель чёрной дыры Койна и Чэна (иллюстрация Donald Coyne, D. C. Cheng).

 

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Круз ( UC Santa Cruz ) и исследовательского центра IBM в Сан-Хосе ( Almaden Research Center ) построили модель поведения чёрных дыр квантового масштаба и пришли к необычным выводам.

Ряд учёных предполагают, что на скандально известном БАК , то есть Большом адронном коллайдере могут быть получены так называемые квантовые чёрные дыры  — микроскопических размеров и не вполне обычных параметров.

Авторы же новой работы Дональд Койн (Donald Coyne) и Д. Чэн (D. C. Cheng) подходят к такой возможности с другой стороны: по их расчётам получается, что все элементарные частицы можно вполне рассматривать как чёрные дыры определённых параметров, и, таким образом, мы буквально окружены этими необычными объектами и сами состоим из них.

В своей статье , опубликованной на arxiv.org, учёные поясняют, что по традиционным представлениям сила тяжести оказывает решающее влияние на материю только в космических масштабах, а в микромире она слишком слаба по сравнению с другими видами взаимодействия.

Однако Койн и Чэн полагают, что если углубиться в материю ещё сильнее, до величин порядка планковской длины , гравитация снова начинает играть гигантскую роль и сравнивается по влиянию с другими силами.

Свою модель исследователи назвали shielded strong gravity scenario (SSGS), то есть "Сценарий сильной экранировки гравитации", подразумевая, что нечто в природе экранирует на самом-то деле очень даже сильное гравитационное взаимодействие так, что оно выглядит для нас "слабым".

По расчётам физиков выходит, что на таких масштабах горизонт событий чёрной дыры может иметь куда более сложное строение, чем предсказывает общая теория относительности. Для формирования определённых состояний чёрным дырам требуются дополнительные степени свободы. И, что любопытно, моделирование испарения таких чёрных дыр даёт картину, удивительно сходную с картиной распада элементарных частиц.

Горизонты событий чёрных дыр такого размера могут допускать "утечку информации", и вообще оказывается, что эти объекты ведут себя вовсе не так, как "должны" вести себя чёрные дыры.

Авторы работы составили модель чёрных дыр по сценарию SSGS, причём — чёрных дыр самых различных параметров, и увидели, что пока масса велика — объект действительно похож на "классическую" чёрную дыру, соответствующую современным представлениям, но если масса падает до уровня планковской или ниже — чёрная дыра начинает подчиняться законам традиционной теплофизики, а также принципу неопределённости Гейзенберга (что очень обрадовало авторов данного сценария) и вообще — подозрительно походит на обычную элементарную частицу.

Койн и Чэн вычислили, что квантование пространства на этой шкале позволяет чёрным дырам занимать одно из множеств уровней энергии. А это может фактически означать, что все элементарные частицы — суть чёрные дыры, находящиеся в разных энергетических состояниях.

Увы, с существующими моделями физикам будет трудно отделить новорождённые "планковские" чёрные дыры от новорождённых элементарных частиц в опытах на ускорителях вроде БАК, полагают авторы новой работы. То есть проверить новую версию строения материи — пока проблематично.

Зато, говорят учёные, эта модель может пролить свет и на процесс испарения больших (космических) чёрных дыр, который может оказаться идентичным известному физикам процессу распада элементарных частиц.