Poderia Física Experimental Acidentalmente, o fim do mundo?

Uma seção do Grande Colisor de Hádrons mostrando o tubo que contém as duas "faixas" onde as partículas se acumulam velocidade e energia. (Foto por Julian Herzog licenciado sob aCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported )

É um cenário saído de um filme ruim de ficção científica: cientistas que trabalham na instalação de adulteração de bilhões de dólares com as ferramentas de criação e acidentalmente fazer um pequeno buraco negro. Ele desce até o centro da terra, sugando a matéria furiosamente. Em algumas horas o núcleo da terra é consumido.Terremotos balançar o planeta e tsunamis varredura em todos os continentes. Então, de repente o mundo se achata na forma de um gigante Frisbee e depois cai em si mesma. No espaço os astronautas da Estação Espacial Internacional relógio em estado de choque, como agora em órbita um pequeno buraco negro invisível que eles não podem ver, mas acaba consumidos todos e tudo o que conhecemos e amamos. Deixado só contemplam o seu destino. Será que eles vão asfixiar quando seu ar acabar primeiro, ou congelar até a morte, quando o poder falhar ...

Assim é a história, mesmo vagamente possível? Poderia cientistas acidentalmente criar um buraco negro no laboratório que iria consumir o nosso planeta?

Quando as pessoas pensam de buracos negros pensam geralmente de um objeto no espaço muitas vezes a massa do Sol, cuja gravidade é tão forte que mesmo um feixe de luz não pode escapar de seu alcance. Esses monstros são os restos de explosões de supernovas. Qualquer coisa que fica próximo a eles, uma nave espacial, um planeta, ou até mesmo uma estrela, é sugado pela gravidade do buraco negro para nunca mais ser visto novamente. Os cientistas pensam que há um enorme de um milhão de vezes a massa do sol localizado no coração da nossa galáxia.

O tamanho mínimo desses buracos negros no espaço são, pelo menos, três vezes a massa do sol, por isso parece exigir um monte de matéria para criar um buraco negro. Teoria da física, entretanto, sugere que poderia ser possível criar um buraco negro microscópico batendo duas partículas sub-atômicas junto a velocidades extremamente altas.

Fazendo Buracos Negros

E é isso que tem algumas pessoas preocupadas. Aceleradores de partículas, como o Large Hadron Collider (LHC), na Europa e no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) em Brookhaven, em Nova York, são projetados para fazer exatamente isso: Slam partículas sub-atômicas junto a velocidades enormes e energias. Estes aceleradores de partículas normalmente incluem um anel-como "faixa" onde as partículas são aceleradas a velocidades próximas de que a velocidade da luz. No caso de o LHC, o anel principal é 17 milhas de diâmetro e envia as partículas para baixo duas faixas paralelas em direcções opostas. Quando eles têm obtido bastante energia, as partículas são ligadas em faixas diferentes que os levam em rota de colisão por isso eles atacam de frente. As lágrimas de impacto das partículas em pedaços seus componentes e parte da energia envolvida converte em um quente, sopa de plasma como de quarks e glúons. Quando se condensa, torna-se assunto de novo com novos tipos de partículas sendo formadas conforme a famosa fórmula de Einstein E = mc 2 . Isto permite aos cientistas estudar o universo em que peças menores e mais básicos.

Partículas sub-atómicas estão sujeitos a um certo número de forças. A gravidade é uma estamos muito familiarizados. Embora ele é fraco quando comparado com outras forças, é tenaz e opera a grandes distâncias. Gravidade faz com que todas as peças de assunto a ser "puxado" para o outro. Quanto mais massivo o objeto é, e quanto mais perto o objeto é o mais tração ele tem. É por isso que algo grande como a Terra atrai. É também por isso (se você estivesse de pé sobre a lua, que é apenas 6 a massa de terra), você teria apenas um peso do seu 6.

Mesmo pequenas partículas tem gravidade, mas outras forças resistir-lhes sendo puxado muito próximos. Se, entretanto, você bate-los com velocidade suficiente para que você pode obter as partículas de perto o suficiente, a gravidade irá superar a resistência e as duas partículas irão formar um buraco minúsculo, preto. Durante muitos anos pensou-se que a energia necessária para fazer isso foi muitas e muitas vezes mais do que um acelerador de partículas jamais poderia proporcionar.

Os cientistas que trabalham na teoria das cordas (uma teoria sobre como o universo é colocar juntos), no entanto, sugeriram nosso universo tem mais do que apenas as três dimensões familiares. Extra, pequenas dimensões pode ser enrolado em três grandes que não podemos ver. Se este for o caso, como dois objetos ficam muito próximos um do outro, a sua atracção devido à gravidade poderia disparar. Com esta gravidade ajuda extra, o LHC só pode ter o poder necessário para fazer buracos negros microscópicos.

Os buracos negros são acreditados para ser o resultado de uma explosão de supernova grande, mas poderia ser um pequeno feito em um laboratório? (Por Alain r licenciado sob a Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported )

Então, se esses teóricos está certo, o LHC pode criar um buraco negro que acabará por comer o mundo? Um dos mais fortes argumentos contra esta acontecendo é algo conhecido comoradiação de Hawking . Alguns anos atrás, o famoso físico Stephen Hawking chegou à conclusão de que um buraco negro deve emitir radiação. Seus argumentos se tornaram amplamente aceitos e isso significa que qualquer buraco negro sob um determinado tamanho deve simplesmente "evaporar".Buracos negros microscópicos feitos por um acelerador de partículas provavelmente seria em torno de apenas uma fração de segundo antes que eles desapareçam.

Mas o que se Hawking está errado e eles não evaporar? Ou não evaporam tão rapidamente quanto pensamos?

A maioria dos buracos negros criados por um acelerador de partículas estariam se movendo tão rápido que eles simplesmente deixar o planeta e ir para o espaço. Talvez apenas um em um milhão estaria se movendo lenta o suficiente para que ele iria ficar preso pela gravidade da Terra.

Que tal um desses, então? Um buraco, preto minúsculo seria puxado para o centro do nosso planeta. No entanto, a gravidade teria é tão baixo que raramente interagem com outras matérias. Greg Landsberg físico da Universidade de Brown acredita que só absorvem cerca de um próton (as partículas positivas no centro de átomos) a cada 100 horas. Esta taxa de crescimento é tão pequena que o orifício minúsculo, preto só teria absorvido alguns miligramas de matéria da Terra quando o fim do universo chegou.

Como é, a HLC atua há algum tempo e até agora ninguém viu qualquer sinal de todos os furos microscópicos negros. Isso pode ser na verdade um pouco de decepção para aqueles que apostam na teoria das cordas, como parece fazer a possibilidade de essas dimensões extras menos prováveis. A HLC não será até poder total até 2014, no entanto, ainda existe uma possibilidade que pode ser encontrada durante o teste posterior.

Perigo strangelets

Os buracos negros não são as únicas coisas que um colisor de partículas poderia fazer que poderia sair do controle. Protões normais consistem em partículas menores conhecidas como quarks. Quarks vêm em vários sabores, incluindo "up", "down" e "estranho". Matéria normal é composto de quarks up e down. Algumas partículas exóticas (conhecido como "matéria estranha") são pensados ​​para conter todos os três tipos de quarks, mas geralmente são instáveis ​​e decaem rapidamente em questão apenas regular. Há uma teoria, no entanto, que se um pedaço de matéria estranha foram feitas grande o suficiente poderia chegar a um tamanho crítico (sobre o peso de 1000 prótons) onde seria realmente tornar-se mais estável do que a matéria regular. Tal objeto seria chamado de "strangelet", embora neste momento ninguém tem certeza se é que isso realmente pode existir.

Matéria regular que entram em contacto com um strangelet pode ser convertido em si para a matéria estranha, porque a matéria estranha poderia ser mais estável do que a matéria regular.Isto levou algumas pessoas a teorizar que, se um acelerador de partículas poderia fez uma strangelet grande o suficiente com uma carga negativa (por isso seria atraído para outra matéria), pode converter todo o planeta a matéria estranha que seria quente, densa e fatal a toda a vida humana.

O resultado de uma colisão de íons de ouro como registrado pelo solenoidal Rastreador de instrumento (STAR) no RHIC mostrando os restos de partículas carregadas. (Por Argonne National Laboratories licenciado sob a Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported )

Não há nenhuma prova, no entanto, que a teoria da matéria estranha é certo. Ou que strangelets grandes seria realmente estável. E se fossem, seria muito, muito improvável que eles seriam negativamente carregada. Se a teoria estiver certa, no entanto, é provável que quase todas as estrelas de nêutrons (versões colapso de estrelas muito grandes não o suficiente para tornar-se buracos negros) deve realmente ser feito de matéria "estranho", como ocorre naturalmente strangelets teria colidido com eles e convertido eles estrelas estranhas. Nenhuma evidência para isso existe. Na verdade, a maioria das observações feitas até agora sugerem que as estrelas de nêutrons são feitos apenas de matéria de nêutrons regular.

Em teoria, o Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), que começou a funcionar, em Chicago, em 2000, deveria ter sido muito mais propensos a produzir strangelets então o LHC. Cientistas do RHIC não vi nenhum strangelets de qualquer tamanho ou tipo de aparecer no entanto, o que coloca a teoria da matéria todo estranho em questão.

Bolhas de vácuo e monopolos magnéticos

Outra preocupação levantada por aceleradores de partículas é a possibilidade de que pudessem gerar uma bolha de vácuo a um nível mais baixo do que o actualmente existe no universo. Se fosse esse o caso, a todo o universo de repente ser convertido para o nível destruindo qualquer vida.

Existe também a possibilidade de que uma grande colisor pode ser capaz de produzir uma partícula conhecida como um monopolo. A maioria dos ímãs têm dois pólos, norte e sul. Em teoria, pode haver partículas que possuem apenas um único pólo magnético (por isso o nome "monopolo"). Se monopolos existem e são pesadas o suficiente que pode causar prótons a decair em elétrons / pósitrons e mésons instáveis ​​em uma reação em cadeia que destruiria a terra. No entanto, mesmo que os monopolos existem, aqueles que são pesados ​​o suficiente para fazer tal dano não pode ser feita no LHC ou qualquer outro colisor em operação atualmente. A energia necessária para fazer tais monopolos pesadas só não pode ser gerado por aceleradores de hoje.

A linha de fundo é que quase tudo o que os aceleradores de partículas atuais são capazes de fazer já foi feito na natureza já através naturais de alta energia, colisões de raios cósmicos com a atmosfera da Terra ou de um objeto mais sólido, como a lua. Essas colisões acontecem centenas de milhares de vezes por dia. Devido a isso os buracos negros, strangelets, monopolos e bolhas de vácuo já deveria ter sido criada pela natureza, mas eles não tem, ou se eles têm, eles mostraram não ter capacidade de destruir planeta.

Ameaças futuras

Isso não significa que a física experimental ou outra disciplina científica não pode, no futuro, ser capaz de fazer experiências que possam ameaçar a segurança da humanidade. A possibilidade tem sido na mente de alguns cientistas. Durante os primeiros testes com bombas atômicas e de hidrogênio, alguns pesquisadores foram inicialmente que a explosão pode definir a atmosfera da Terra em chamas, reduzindo o planeta a uma cinza carbonizada. Cálculos feitos antes do teste mostrou que isso era impossível, embora existam alguns rumores alguns cientistas ainda estavam extremamente nervosos sobre uma coisa dessas no Trinity, o teste da primeira bomba atômica em 1945. Talvez eles estavam pensando "e se os cálculos estão errados?" Os cientistas são falíveis como qualquer outra pessoa. No castelo de Bravo, um teste da bomba de hidrogênio no início, em 1954, as pesquisas espera que a arma para produzir uma explosão de 5 ou 6 megatons. Em vez disso, porque calculou mal o que aconteceria com o isótopo lítio-7 incluído na bomba, gerou uma explosão megaton 15 com um perigoso aumento da precipitação que envenenou várias ilhas do Pacífico na área junto com um barco de pesca japonês.

O erro de cálculo mortal no Castelo de Bravo

A sociedade pode proteger contra a possibilidade de uma experimentação científica altamente perigoso, sem prejudicar pesquisas que possam beneficiar a humanidade? Até este ponto, em tempos nossa ciência não tem tido a capacidade de desencadear um desastre apocalíptico. Isso vai mudar no próximo século.Apenas um exemplo é que a nanotecnologia traz a promessa de limpar o ambiente, acabando com a escassez de água, fornecimento de energia verde e cura de doenças mortais, mas também pode ser capaz de reduzir acidentalmente o planeta para "grey goo".

Normalmente, quando um projeto é proposto a chance de algo dar errado é pesado contra a quantidade de dano que possa resultar. Nós fazemos esse tipo de coisa todos os dias: podemos avaliar a chance de estar em um acidente de carro contra o custo para nós, se ela ocorrer. Há uma boa chance de que eu poderia estar em uma colisão no meu caminho para o trabalho, mas mesmo que eu sou, as chances são de que não será morto ou mesmo gravemente ferido, assim que eu aceitar o risco.

No caso de um experimento do fim do mundo, no entanto, as chances de algo dar errado pode realmente ser minúsculo, mas o custo - a destruição de toda a vida humana - é enorme. Qual é a probabilidade aceitável de um evento como esse? Uma em um milhão? Uma em um bilhão?

Ciência e os Tribunais

Antes que o LHC entrou em linha de uma série de ações foram propostas a fim de parar o seu funcionamento. A maioria das reivindicações dos demandantes feitas foram baseadas em dados científicos com defeito e idéias, mas os méritos destes argumentos nunca foram testados em tribunal. Os casos foram simplesmente expulsos com base em problemas de jurisdição.

Eric E Johnson, um advogado da Universidade de Dakota do Norte, escreveu um artigo argumentando que os tribunais têm um lugar em parar experimentos hipoteticamente cataclísmicas. Outros argumentam que essa abordagem poderia atolar importante pesquisa com processos judiciais frívolos. Há também uma questão de que tipo de tribunal teria a competência necessária. Um caso contra o LHC foi trazido na Suíça, mas foi descartada porque o LHC fica na fronteira franco-suíça e tratados com a França ea Suíça garantir a imunidade centro de investigação do processo legal nos dois países.

Então, o que o tribunal teria jurisdição certo? Uma ameaça futuro pode vir de qualquer laboratório no mundo. Como poderia um autor na África do Sul conseguir uma liminar para impedir uma experiência que está sendo executado na República Popular da China se ele tivesse uma boa evidência de que poderia destruir o planeta? E mesmo se você pudesse ter um caso em um tribunal poderia um juiz realmente entender os argumentos científicos arcanos que podem surgir em um processo como esse?

Não há atualmente nenhuma maneira clara essas preocupações podem realmente ser abordado, exceto por análises de segurança feitas por organizações científicas que patrocinam a pesquisa. Muitas pessoas estão preocupadas no entanto, que tais revisões serão tendenciosa menos que seja feito por uma entidade externa. Depois de bilhões de dólares foram gastos e carreiras científicas estão na linha, a tentação de falsificar os fatos e prosseguir com uma experiência perigosa pode ser irresistível. Então, como vamos proteger o mundo de experiências perigosas continua a ser uma questão em aberto. Uma pergunta a raça humana precisa para resolver antes que algo vai muito mal.