by “Doufám, ty černé díry,” řekl Stephen se širokým úsměvem.
Vystoupili jsme z nákladního výtahu, který nás zavezl do podzemí do pětipatrové jeskyně, v níž se v laboratoři CERNu, legendární Evropské organizace pro jaderný výzkum nedaleko Ženevy, ve které se nachází experiment ATLAS. Generální ředitel CERN Rolf Heuer ustaraně šoupal nohama. Psal se rok 2009 a někdo podal žalobu ve Spojených státech, protože se obával, že nový Velký hadronový urychlovač CERN, LHC, by mohl produkovat černé díry nebo nějakou jinou formu exotické hmoty, která by mohla zničit Zemi.
LHC je prstencový urychlovač částic, který byl postaven především za účelem vytvoření Higgsových bosonů, v té době chybějícího článku ve standardním modelu částicové fyziky. Postaven v tunelu pod francouzsko-švýcarskou hranicí, jeho celkový obvod je 27 kilometrů (téměř 17 mil) a urychluje protony a antiprotony putující v protiběžných paprscích ve svých kruhových vakuových trubicích na 99,9999991 % rychlosti světla. Na třech místech podél prstence mohou být paprsky urychlených částic nasměrovány do vysokoenergetických srážek, čímž se obnoví podmínky srovnatelné s těmi, které panují ve vesmíru malý zlomek sekundy po horkém velkém třesku, kdy teplota byla vyšší než jeden milion miliard stupně. Stopy částicového spreje vzniklé během těchto prudkých čelních srážek zachycují miliony senzorů naskládaných jako mini kostky Lego, aby vytvořily obří detektory, včetně detektoru ATLAS a Compact Muon Solenoid neboli CMS.
Žaloba měla být brzy zamítnuta s odůvodněním, že „spekulativní obava z budoucí újmy ve skutečnosti nepředstavuje dostatečnou újmu, aby byla legitimována“. V listopadu téhož roku byl LHC úspěšně zapnut – po explozi při dřívějším pokusu – a detektory ATLAS a CMS brzy objevily stopy Higgsových bosonů v troskách ze srážek částic. Ale zatím LHC žádné černé díry nevytvořil.
Proč nebylo pro Stephena – a myslím, že i Heuera – naprosto nerozumné doufat, že bude možné vytvořit černé díry na LHC? Obecně si černé díry představujeme jako zhroucené zbytky hmotných hvězd. To je však příliš omezený pohled, protože cokoli se může stát černou dírou, pokud je stlačeno do dostatečně malého objemu. I jediný proton-antiprotonový pár urychlený téměř na rychlost světla a rozdrcený ve výkonném urychlovači částic by vytvořil černou díru, pokud by srážka soustředila dostatek energie do dostatečně malého objemu. Byla by to malá černá díra, jistě, s krátkou existencí, protože by se okamžitě vypařila Hawkingovou radiací.
Pokud by se zároveň splnila naděje Stephena a Heuera na vytvoření černých děr, znamenalo by to konec desetiletí trvajícího úsilí částicových fyziků zkoumat přírodu na stále kratší vzdálenosti díky srážkám částic se stále rostoucí energií. Srážeče částic jsou jako mikroskopy, ale zdá se, že gravitace nastavuje základní limit jejich rozlišení a spouští tvorbu černé díry, kdykoli příliš zvýšíme energii ve snaze nahlédnout do stále menšího objemu.
Související příběhy:
— Biografie Stephena Hawkinga: teorie, knihy a citáty
—Stephen Hawking: Vše, co potřebujete vědět o tezi, která „rozbila internet“
— Slavný paradox černé díry Stephena Hawkinga může mít konečně řešení
V tomto okamžiku by přidání ještě více energie vytvořilo větší černou díru, místo aby se dále zvětšovala síla urychlovače. Je tedy zvláštní, že gravitace a černé díry zcela převracejí obvyklé myšlení ve fyzice, že vyšší energie sondují kratší vzdálenosti. Konečným bodem budování stále větších urychlovačů se nezdá být nejmenším základním stavebním kamenem – konečným snem každého redukcionisty –, ale vznikajícím makroskopickým zakřiveným prostoročasem. Smyčkou na krátké vzdálenosti na dlouhé vzdálenosti se gravitace vysmívá hluboce zakořeněné myšlence, že architektura fyzické reality je úhledný systém vzájemně do sebe zapadajících měřítek, které můžeme jednu po druhé odloupnout, abychom dospěli k menší základní složce. Zdá se, že gravitace – a tedy i samotný prostoročas – má antiredukcionistický prvek.
V jakém mikroskopickém měřítku se tedy fyzika částic bez gravitace proměňuje ve fyziku částic gravitace? (Nebo, jinými slovy, kolik by stálo splnění Stephenova snu o produkci černých děr?) To je otázka, která souvisí se sjednocením všech sil, předmětem této kapitoly. Hledání jednotného rámce zahrnujícího všechny základní přírodní zákony bylo již Einsteinovým snem. To přímo vypovídá o otázce, zda má multivesmírná kosmologie skutečně potenciál nabídnout alternativní pohled na život zlepšující design našeho vesmíru. Neboť pouze pochopení toho, jak do sebe všechny částice a síly harmonicky zapadají, může poskytnout další pohled na jedinečnost – nebo jejich nedostatek – základních fyzikálních zákonů, a tedy na jaké úrovni lze očekávat, že se „v multivesmíru liší“.
Výtažek z O PŮVODU ČASU. Copyright © 2023 Thomas Hertog.
Vydalo Bantam, otisk Penguin Random House.
O původu času: nejnovější teorie Stephena Hawkinga – 22,49 $ na Amazonu
Slavný kosmolog Thomas Hertog pracoval po mnoho a mnoho let po boku Stephena Hawkinga. V této knize se ponoří do Hawkingovy konečné teorie a poskytuje náhled do větších teorií, které přijdou. Zobrazit dohodu
