Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици

Черните дупки не си стоят мирно в дълбините на космоса – те се въртят с огромна енергия, изкривявайки самото пространство-време.А ето и нещо още по-невероятно: някои свръхмасивни черни дупки в центъра на галактиките излъчват колосални изблици от енергични частици, които се конкурират по мощност с създадените от човека суперколайдери като Големият адронен колайдер.

Ново проучване на Оксфордския университет показва, че тези космически събития може би имитират условията в ускорителите на частици на Земята, но в невъобразимо по-голям мащаб.

Може ли черните дупки да са ключът към разкриването на нова физика? Дали те могат да бъдат естествени лаборатории за екстремни енергийни взаимодействия?

Ускорителите на частици се използват за сблъскване на протони със скорост, близка до тази на светлината, с надеждата да се разкрият най-дълбоките тайни на материята. Когато частиците се сблъскват, те създават експлозии от енергия и отломки, които могат да разкрият нови, неизвестни частици, включително и неуловими кандидати за тъмна материя, мистериозната субстанция, която оформя космоса.

Но какво ще стане, ако черните дупки могат да правят същото по естествен начин?

Частиците, падащи към черните дупки, могат да достигнат скорости, сравними с тези в изкуствените ускорители на частици. Ако се сблъскат близо до хоризонта на събитията, те могат да достигнат огромни енергийни нива.

Наскоро астрономите откриха рентгенови фотони от тези падащи потоци, потвърждавайки, че тези енергийни взаимодействия се случват в природата.

"Надяваме се, че ускорители на частици като Големият адронен колайдер ще създадат частици от тъмна материя, но все още не сме видели доказателства за това", обяснява професор Джоузеф Силк (Joseph Silk). "Ето защо се водят дискусии за изграждането на много по-мощен суперколайдер – но свръхмасивните черни дупки може би вече ни показват бъдещето."

Новите симулации разкриват, че газът, падащ към черна дупка, може да претърпи сблъсъци при екстремни енергийни нива, много по-интензивни отколкото се смяташе досега.

Въпреки че не са идентични с изкуствените ускорители на частици, тези природни феномени отразяват бурните взаимодействия, създадени от магнитни полета, ускоряващи частици в тунелите, като на Големият адронен ускорител.

"Ако свръхмасивните черни дупки могат да генерират тези нови частици чрез сблъсъци на високоенергийни протони, тогава може да получим сигнал на Земята, някаква високоенергийна частица, преминаваща бързо през нашите детектори. Това би било доказателство за нов ускорител на частици в най-загадъчните обекти във Вселената, достигащ енергии, които биха били недостижими в който и да е земно ускорител. Нещо със странен отпечатък би могло дори да предостави доказателство за тъмна материя", коментира Силк.

Някои частици от тези сблъсъци падат в черната дупка и изчезват завинаги. Но други, с достатъчно енергия и импулс, се измъкват – и тези избягали частици са презаредени до екстремни енергийни нива.

Учените са открили, че тези снопове частици могат да бъдат толкова мощни, колкото тези в суперколайдер – и повече.

Макар точната граница да не е ясна, те съответстват на енергията на планирания суперколайдер от следващо поколение, което означава, че черните дупки могат да предоставят ценна допълнителна информация за физиката на високите енергии.

Справка: Shigeo S Kimura, Kohta Murase, Péter Mészáros. Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos. DOI: 10.1038/s41467-021-25111-7

Източник: Black holes can be used as particle supercolliders, indicates a study, Тechexplorist

Още по темата

19/02/2025

Космос

Свръхмасивна черна дупка представя безкрайно светлинно шоу

11/03/2025

Космос

Избягалите звезди разкриват втората най-близка свръхмасивна черна дупка

26/11/2015

Физика

Настолен ускорител на частици - до 5 години

02/11/2015

Физика

Китай ще строи суперколайдер, два пъти по-голям от този на ЦЕРН