Коллайдер не создал черную дыру и не уничтожил планету. Физики в ЦЕРНе проверили ограничения для теории струн
Физики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре провели новый масштабный поиск микроскопических черных дыр на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. Следы этих экзотических объектов искали среди триллионов столкновений протонов с помощью методов машинного обучения.
Результаты научной работы опубликовал журнал Progress in High Energy Physics . Исследователи проанализировали огромный массив данных детектора CMS за период с 2016 по 2018 год.
Квантовые черные дыры не имеют ничего общего с гигантскими космическими объектами, поглощающими звезды. Согласно теории, они должны быть крошечными и распадаться практически мгновенно после возникновения. Их обнаружение в туннеле коллайдера позволило бы ученым впервые изучить квантовую гравитацию и приблизиться к созданию единой теории поля.
Главная загадка физики заключается в том, почему гравитация столь слаба по сравнению с другими фундаментальными силами. Теоретики предполагают существование скрытых пространственных измерений, в которые якобы «утекает» часть силы тяготения. Если эти измерения существуют, то на ультрамалых расстояниях гравитация становится значительно сильнее. В таких условиях колоссальная концентрация энергии в точке столкновения протонов могла бы породить микроскопическую черную дыру.
Для поиска распада ученые впервые применили новый математический метод фазового пространства в сочетании с алгоритмом опорных векторов. Искусственный интеллект отсеивал миллиарды обычных фоновых столкновений и искал специфические сферические вспышки частиц с аномально высокой суммарной энергией.
Приборы не зафиксировали никаких следов квантовых черных дыр. Однако в физике элементарных частиц отсутствие сигнала считается полноценным открытием. Исследовательница Даньи Чжан подчеркнула: «Это не тупик. Если бы объект с определенными параметрами существовал, мы бы его увидели. Мы его не обнаружили, а значит, можем с уверенностью исключить этот диапазон. Это реальное знание об устройстве нашей Вселенной».
Анализ установил новый жесткий энергетический предел — 12 тераэлектронвольт. Исследователь Тамаш Вами отметил, что, исходя из проверенных параметров, теория струн не может включать более двух дополнительных измерений. Подобное постепенное отсечение невозможных вариантов в свое время позволило открыть бозон Хиггса после десятилетий безуспешных попыток.
Параллельно физики искали сфалероны. Это гипотетические нестабильные конфигурации полей, которые могли бы объяснить, почему после Большого взрыва во Вселенной преобладает материя, а не антиматерия. Следов сфалеронов также не обнаружили, что наложило дополнительные строгие ограничения на будущие теории.
Как ранее сообщало издание NV, в настоящее время коллайдер остановлен для проведения плановой модернизации . Ученые надеются продолжить эксперименты после запуска установки высокой светимости, которая обеспечит физиков значительно бóльшими объемами данных.