Читать «Научные идеи А.Д. Сахарова сегодня» онлайн - страница 29

"Испарение чёрных мини-дыр и физика высоких энергий"

Эта работа, как и предыдущая, была написана в ссылке, но уже после победы Сахарова в его долгосрочных голодовках, т.е. в конце 1985 — начале 1986 гг., когда Елена Георгиевна находилась в США на лечении. Чёрная дыра — объект такой концентрации массы, а значит и силы тяжести, что на неё обратно "падает" даже свет, испущенный вверх. Поэтому для удалённого наблюдателя она не светится, является чёрной. Образно, используя язык ньютоновской теории тяготения, для чёрной дыры значение "второй космической скорости" превышает скорость света. Гипотезу о возможности возникновения чёрных мини-дыр на ранней стадии расширения Вселенной, когда плотность вещества достигала гигантской величины, впервые высказал знаменитый Стивен Хокинг. Для иллюстрации: если водяной шар радиуса один километр сжать до размера протона, то возникнет чёрная мини-дыра такого же размера; ясно, что такие плотности возможны только в условиях Большого Взрыва. Классически чёрная дыра стабильна и, раз возникнув, будет существовать вечно. Однако Хокинг показал, что должно происходить квантовое испарение чёрной дыры, время испарения пропорционально кубу радиуса чёрной дыры, чем меньше радиус (или масса), тем оно меньше. Для указанной чёрной мини-дыры размера протона это время примерно равно времени существования Вселенной — десять миллиардов лет; значит мы можем в принципе стать свидетелями, современниками распада такой чёрной мини-дыры.

В своей работе Сахаров исследует возможности наблюдения испарения чёрных мини-дыр, доживших до нашей эпохи, обращая особое внимание на вклад в этот процесс частиц тёмной материи ("теневого мира"). Из Отчёта Сахарова в Теоротдел 1986 года:

В работе обсуждаются возможности проверки представлений физики высоких энергий, связанных с наблюдениями при испарении чёрных мини-дыр — если они будут обнаружены. Указано, что изучение температуры испускаемых частиц в функции времени и их спектра может дать сведения о существовании "теневого мира" и о характерных чертах теории при самых высоких энергиях, включая энергию "великого объединения" и планковскую. Дана оценка образования частиц с конечной массой, а также обсуждается образование монополей и струн.

В комментариях к этой работе в Собрании научных трудов И.Д. Новиков и В.П. Фролов отмечают, что эта работа Сахарова "указывает на совершенно новую, неожиданную возможность наблюдательных проявлений “теневого мира” через его воздействие на испарение чёрных мини-дыр". Там же В.А. Рубаков пишет:

Комментируемая статья направлена в далёкое будущее. В ней указан, возможно, единственный способ непосредственного экспериментального исследования процессов при энергиях, заведомо недоступных для ускорителей (вплоть до планковских). Одна из интересных проблем, поставленных в работе, — это задача вычисления скорости рождения протяжённых объектов (монополей, струн) чёрной мини-дырой…