Ricerca di Buchi Neri al CERN #LegaNerd

Una delle ricerche meno pubblicizzate nell’ambito dell’LHC è quella sui buchi neri microscopici, poco pubblicizzata nel senso che non se ne parla mai come ricerca in se, ma solo come possibile causa dell’estinzione dell’umanità in programmi pseudoscientifici come Voyager. Vedendo di cosa si occupa tale ricerca vedremo anche l’infondatezza di tali apocalittiche teorie.

Buchi neri e dimensioni extra


Uno dei grossi problemi della fisica è capire perché la forza di gravità sia estremamente più debole di quelle forte ed elettrodebole. Una possibile spiegazione risiede nel modello ADD, che ipotizza l’esistenza di più dimensioni spaziali oltre alle tre canoniche (non guardiamo il tempo): interazione forte e interazione elettrodebole agiscono soltanto su queste tre, tecnicamente si dice che queste forze sono confinate su una brana 3-dimensionale (cosa sono una dimensione extra e una brana? Scopritelo qui!), mentre la forza di gravità agisce su tutte le dimensioni. Un osservatore su una brana a 3D, come siamo noi (le dimensioni extra infatti non le vediamo), vedrà e risentirà quindi solo di una parte della forza di gravità, che risulterà “diluita”.

Qui entra in gioco l’esperimento CMS del CERN che sfrutta le collisioni ad alte energie fornite dall’LHC, energie alle quali le particelle possono “sentire” le dimensioni extra e, quindi, la forza di gravità a piena potenza, cosa che potrebbe essere sufficiente a formare un buco nero microscopico. Osservare o meno, quindi, la produzione di buchi neri sarebbe un’evidenza della presenza o assenza di dimensioni extra. Nel primo caso sarebbe una prima conferma per le teorie a più dimensioni (qualcuno ha detto stringhe?), nel secondo potrebbe essere la loro fine.

Ora, prima che saltiate su a dire che noi fisici distruggeremo il mondo, i buchi neri soffrono di un fenomeno detto evaporazione, che li porta a perdere massa, cosa che, per buchi neri così piccoli, porta alla loro evaporazione in modo praticamente istantaneo (in $latex {10^{-27}}$ secondi per la precisione). Questa evaporazione, oltre che a salvarci dall’estinzione, ci permette anche di vedere che c’è effettivamente stato un buco nero, in quanto verrebbero a crearsi dei veri e propri getti di particelle, per la maggior parte quark e gluoni, che i rivelatori potranno visualizzare.

I risultati ad oggi


I dati raccolti finora non hanno evidenziato la creazione di buchi neri, permettendo di escludere buchi neri con masse al di sotto di energie comprese tra i 3,8 ed i 5,3 TeV. Vi sono più valori di energia perché sono stati presi in considerazione più modelli di buchi neri, da quelli semiclassici a quelli quantistici, fino a quelli più strani, come le string balls (buchi neri composti da un “gomitolo” di stringhe).
Sebbene si sia già escluso un bel range di masse, è ancora troppo presto per dire qualcosa sulle dimensioni extra.

Vi terrò informati su questa ricerca che, per quanto sia poco mainstream nei media, avrà pesanti ripercussioni sul futuro della fisica.

APPROFONDIMENTI:
-Pubblicazione originale (en)
-Articolo sul sito del CMS (en)
-Altro articolo sul sito del CMS (en)
-Teoria ADD (en)
-Curiosità Spaziali: Buchi Neri
-Relatività e Buchi Neri
-Evaporazione dei buchi neri
-Le string balls (en)
-Perché il CERN non distruggerà il mondo (en)

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[Lezioni di Fisica] è la rubrica di divulgazione scientifica curata da @il-cavaliere-di-berzelius

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