Når vi skubber grænserne for viden, er der risici og udsigten til belønninger. Der er mange risici: ikke at finde noget nyt, udføre et mislykket eller ikke-fungerende eksperiment og forårsage ødelæggelse, hvis ting går galt. Men fordelene kan være enorme: ny viden, nye teknologier og gennembrud for hele menneskelig videnskab.
Et sted, der indbegreber alt dette, er Large Hadron Collider (LHC) ved CERN, hvor vi begyndte at kollidere protoner ved de højeste energier, der nogensinde er opnået i en partikelaccelerator. For et par år siden brød vi den gamle rekord - 2 TeV (teraelectronvolt, eller 1012 eV), som blev sat af Fermi Laboratory - ved at accelerere partikler til 3,5 TeV og kollidere dem sammen og nåede 7 TeV total energi. Denne opdagelse tillod os ikke kun at skabe et stort antal undvigende grundlæggende partikler (topkvark, W- og Z-bosoner), men også at opdage en helt ny grundlæggende partikel, den sidste af de uopdagede partikler i Standardmodellen: Higgs-bosonen.
Den opdaterede LHC giver os mulighed for at få ca. 13-14 TeV total energi. Hvis vi er heldige, vil et imponerende antal kollisioner ved disse energier kombineret med utrolige detektorer give os mulighed for at skabe og opdage partikler, der aldrig før er set i dette laboratorium. Og selvfølgelig åbner dette hele muligheden for utrolige (og helt akavede) udsagn, såsom:
"Forskere ved Large Hadron Collider håber snart at være i kontakt med en PARALLEL UNIVERSE."
"The Large Hadron Collider udfordrer Big Bang-teorien."
"Spil med universet kan ødelægge os: de sorte huller skabt ved LHC vil sluge os."
Salgsfremmende video:
Og hvis de to første er helt vrøvl, vildledende videnskabelig information, så den tredje erklæring frygt blandt befolkningen og hæver sit grimme hoved, hver gang LHC begynder at arbejde.
Hvor vokser benene på denne vrøvl fra? Lad os finde ud af det.
Der er en række teorier, der forudsiger eksistensen af ekstra dimensioner. Ikke kun tre rumlige og en tidsmæssig, som, som vi ved, er iboende i vores firedimensionelle rumtid, men også mindst en mere rumlig dimension i vores univers. Og selvom vi ikke kan få adgang til disse dimensioner ved de energier, vi har til rådighed, menes det, at der på skalaer, der er mindre end dem, vi har behandlet med - og svarer til højere energier - eksisterer disse yderligere dimensioner.
Og hvis disse ekstra dimensioner findes, er der også den teoretiske mulighed for, at der kan dannes små, miniature, mikroskopiske sorte huller!
Hvis vi havde gjort dette, ville vi have opnået en utrolig teknologisk og videnskabelig bedrift, der for evigt ville ændre den måde, vi tænker på universet på. Men når du siger "sort hul", forestiller folk sig øjeblikkeligt (og ikke forgæves) et katastrofalt billede af noget, der suger i en hvilken som helst art, fortærer protoner, neutroner, elektroner i vores verden og ødelægger alt og alle.
Men dette er umuligt af tre grunde. Lad os finde ud af det.
1. Hvis der findes disse miniature sorte huller, rammer de jorden i milliarder af år, og jorden drejer stadig
Selvfølgelig har vi aldrig før skabt partikler med denne energi i laboratorieindstillinger. Men på de højeste energiniveauer - energier mere end hundrede millioner gange (100.000.000) højere end dem, som vi arbejder med ved LHC - kolliderer partikler konstant med Jorden: dette er kosmiske stråler, der bombarderer os fra alle kosmiske retninger.
Disse sorte huller, hvis de eksisterede, ville bombardere Jorden (og alle planeter) gennem vores solsystems historie såvel som solen, og der er intet, der tyder på, at nogen krop i solsystemet er blevet sort hul eller blev spist af det.
Og her kan du argumentere, siger de, disse objekter bevæger sig for hurtigt og flyver derfor simpelthen gennem jorden og spiser for lidt stof til at blive inde og flyver ud i det intergalaktiske rum. I dette tilfælde skal den anden grund berolige dig.
2. Hvis du virkelig opretter et miniature sort hul, vil det henfalde på grund af Hawking-stråling og meget, meget hurtigt
Hvis der er yderligere dimensioner, kan det antages, at de kan være af en bestemt type, hvilket tillader (igen, sjældent, men passende) mikroskopiske sorte huller at dannes. Et sådant sort hul vil i bedste fald have en masse svarende til energien ved en proton-protonkollision, op til 13-14 TeV. Ifølge formlen E = mc2 svarer dette til en masse på 5 x 10-20 gram og sandsynligvis endnu mindre.
Men selvom du har ekstra dimensioner af den rigtige skala og type, og du laver dette sorte hul, er problemet stadig: det vil være ustabilt. Takket være kvantemekanikens love vil dette sorte hul henfalde under Hawking-stråling. For et sort hul med en masse på 5 x 10-20 gram vil henfaldstiden i tre dimensioner være omkring 10-83 sekunder, det er vanskeligt selv at kalde det eksistens. For at fysik giver mening, tager det mindst 10-43 sekunder eller længere. Oversat til massen af et sort hul skal det veje mindst 0,00002 gram for at have en chance for eksistens.
I fire dimensioner vil henfaldstiden imidlertid være 10-23 sekunder, især hvis en "ekstra" er stor. Men for at modvirke det forventede forfald af dette miniature sorte hul er du nødt til at smide de velkendte fysiske love. Og disse love er så veletablerede, at der ikke er den mindste sandsynlighed for at tilbagevise dem - det er som at vågne op om morgenen og se solen stige op i vest.
Men lad os sige, at der er nye fysiske love, som vi ikke kender endnu, og disse sorte huller bliver pludselig stabile. Du laver et sort hul - et lille hul - midt i jorden, og det går ikke i opløsning. Vil det sluge jorden? Og hvis ja, hvor hurtigt? Dette bringer os til den tredje og sidste betingelse, og glem ikke: vi har allerede to gange afvist de kendte fysiske love for at muliggøre denne vrøvl.
3. Du kan beregne, hvor hurtigt et sort hul absorberer stof, og du kommer ikke engang tæt på vores planets levetid
Vi er vant til at tro, at sorte huller "suger ind" stof, men i sandhed kan de kun interagere med det tyngdekraften. Med en masse på 5 x 10-20 gram vil denne tyngdekraft være ekstremt lille: alt hvad den kan gøre er at passere gennem midten af jorden igen og igen og vente på en kollision med en elementær partikel. Da tværsnittet af vores sorte hul er meget lille, og tværsnittet af en proton (eller neutron) er meget stort, kan det antages - for at gemme argumentet - at hver gang det sorte hul kolliderer, vil det absorbere en proton eller neutron.
Forudsat at det absorberer hvert proton, neutron eller elektron, det kommer i kontakt med - og tager dens tyngdekraft i betragtning for at finde ud af, hvad det tiltrækker - absorberer det i størrelsesordenen 66.000 protoner og neutroner pr. Sekund. Selvfølgelig er 66.000 protoner og neutroner små ting med hensyn til masse: 1,1 x 10-25 gram. Denne vækstrate vil være konstant, indtil det sorte hul er ret stort; kun med en masse på en milliard ton vil et sort hul vokse hurtigere, når dets tværsnit øges. At fange 66.000 nukleoner i sekundet, hvor lang tid tror du det tager et sort hul at få et kilogram? Tre billioner år. I løbet af denne tid vil solen gå ud - selv universet eksisterer ikke så meget.
Så selvom du laver et sort hul, og selv hvis fysikens love er forkerte, og det sorte hul vil leve for evigt, vil det være harmløst. Uanset hvor mange fysiske love vi kasserer, ændrer eller ændrer, vil Jorden stadig være i orden.
Så vær ikke bange. Vi forsøger at udforske verden på en helt sikker måde. Eventuelle bekymringer kan fjernes - bare henvend dig til forskere og spørg. De er heller ikke skøre.
ILYA KHEL