Протягом кількох десятиліть вчені розглядали ідею первинних чорних дір. У хаосі частинок, сил і енергії на початку всесвіту невеликі перевищення щільності могли призвести до утворення маленьких чорних дір. Але не надто маленьких, тому що нижче певної межі ці об’єкти вже знищили б Всесвіт.
Це може здаватися суперечливим, якщо уявляти чорні діри як непереборних пожирачів матерії. Однак чорні діри здебільшого спокійні, поки триматися подалі від них. То як же ці екстремальні об’єкти можуть спричинити кінець світу? Вони можуть впливати на бозон Хіггса. Вчені зараз вивчили зв’язок між ними і на щастя отримали підтвердження, чому ми досі існуємо.
Можливо, нас вже не буде, щоб це побачити, оскільки ми можемо просто розпастися на частини.
Бозон Хіггса — це частинка, яка надає всьому у Всесвіті масу. Маса, яку ми знаємо, є взаємодією між частинками, що складають нас, наприклад, і полем Хіггса. Ми довели його існування трохи більше десяти років тому, і сучасне розуміння свідчить, що він перебуває у метастабільному стані. Ймовірно, його енергія може бути нижчою, і це є проблемою.
«Якщо [поле Хіггса] раптом змінить свої властивості, то легкі частинки можуть стати важкими або навпаки, і тоді фізичні сили, матерія, маси — все зміниться, і світ навколо нас більше не буде таким, як раніше. Можливо, нас навіть не буде, щоб це побачити, бо ми просто розпадемося на частини», — розповів доктор Люсьєн Хьорт’є з Лондонського Королівського коледжу виданню IFLScience.
Ймовірно, ця зміна знищить Всесвіт у процесі, який називається вакуумним розпадом: бульбашка справжнього вакууму — де існує найнижча можлива енергія для бозона Хіггса — буде розширюватися і знищить Всесвіт. Так, це, безумовно, погані новини, але є й хороші.
За оцінками вчених, метастабільний стан, в якому перебуває Хіггс, насправді дуже стабільний, не лише для наших коротких людських життів, а й для тривалого еволюційного розвитку Всесвіту. Якщо залишити все як є, то Хіггс не перейде спонтанно в стан з нижчою енергією ще довше, ніж існує наш Всесвіт.
«Час, який би це зайняло, якби нічого іншого не відбувалося, насправді довший за вік Всесвіту, набагато довший, що означає, що нормально, що ми ще не побачили цього», — сказав доктор Хьорт’є про потенційне знищення всієї реальності. Тобто, ви все ще повинні платити рахунки; кінець Всесвіту не настає найближчим часом.
Чи може щось спровокувати цю нищівну каскадну реакцію бульбашок смерті? Відповідь — так: первинні чорні діри. Усі чорні діри взаємодіють з простором-часом навколо них, і при цьому вони випромінюють випромінювання Гокінга. Це випромінювання забирає частину енергії з чорних дір. Чим менша чорна діра, тим вища її енергія. Виявляється, що за певної межі маси випромінювання Гокінга і гравітаційне притягування чорної діри забезпечують таку енергію полю, що це дозволяє бозону Хіггса вийти зі свого метастабільного стану і готуватися до знищення Всесвіту.
Нове дослідження ґрунтується на попередніх роботах Рут Грегорі та Іана Мосса, але йде далі, розглядаючи, як змінюється температура навколо цих чорних дір. Коли вони випромінюють випромінювання Гокінга, ці об’єкти зменшуються. Чим менше вони стають, тим вони гарячіші, бо випромінюють більше випромінювання Гокінга. Це дозволило команді переглянути межу маси цих первинних чорних дір. Якби існувала чорна діра з масою менше мільярда тонн, вона вже спричинила б вакуумний розпад.
Це трохи більше, ніж маса всіх людей, які зараз живуть на планеті. І якщо вам цікаво, плазма, яку б створювали ці чорні діри, має температуру порядку 10^24 градусів. Це мільйон трильйон трильйон градусів. Або в 100 мільярдів разів гарячіше, ніж у найекстремальніших наднових.
У певному сенсі або стандартна модель вірна, і первинні чорні діри не могли існувати з такою масою, або ж вони існували, і це було б доказом існування якоїсь високої енергетичної фізики, до якої ми ще не мали доступу.
Нове дослідження наводить переконливі докази того, що первинні чорні діри з масою нижче певної межі не існують. Однак доктор Хьорт’є наголошує, що це пов’язано з застереженням щодо стандартної моделі фізики частинок. Як фізична теорія, стандартна модель феноменальна, але вона обмежена, оскільки не включає гравітацію та гіпотетичні явища, такі як темна матерія та темна енергія.
Тож неможливість існування цих малих первинних чорних дір ґрунтується на припущенні, що те, що виходить за межі стандартної моделі, не стабілізує поле Хіггса в умовах цих екстремальних температур і гравітаційних умов. Але якби ми виявили докази існування цих чорних дір, ми могли б дізнатися щось глибоке про фізику частинок.