חלומם הגדול של הפיסיקאים: ליצור “חור שחור” ננסי במעבדה,בעזרת מאיץ-חלקיקים חדש ההולך ונבנה בז'נבה. יתכן שהדבר יתגשם בשנת 2006
חור שחור וסביבתו (צילם: טלסקופ החלל האבל
מאת דוקטור נח ברוש
במעמקי האדמה, ליד ז'נבה, שוויץ, מתכננים חוקרים ליצור חורים
שחורים במעבדה. הם מקוים שיוכלו לעשות זאת באמצעות מאיץ
החלקיקים החדש – “מתקל ההדרונים הגדול” (באנגלית: Collider
Large Hadron), המצוי בבניה. אם חישוביהם יתגשמו, LHC-השכ
יפעל, ייווצרו חורים שחורים בקצב של אחד בשנייה.
לאחר שנים רבות שחורים שחורים היו רק בתיאוריה – או “הנחת
עבודה” אסטרופיסיקאית – מקווים מדענים שיוכלו לחקור את
תכונותיהם במעבדה, בתנאים מבוקרים. לחקר המבנה הפנימי של
חלקיקים, יש לפתח “מיקרוסקופים” בעלי יכולת חדירה משופרת
לתוככי החלקיקים הרגילים, פרוטון ונויטרון. כלי המחקר לכך הם
המאיצים הגדולים, שבהם מוחלפות קרני-אור של המיקרוסקופים
הרגילים, בקרני חלקיקים, בעלי אנרגיה גבוהה. ככל שאנרגיית
החלקיקים גבוהה יותר, כך כושר חדירתם לתוך החלקיקים גדול יותר.
להשגת אנרגיות גבוהות, פותחו מאיצי “קרניים מתנגשות”, שבהם
חלקיקי הקליע וחלקיקי המטרה, מואצים, אלה באלה.
המאיץ החזק ביותר, עדיין בבנייה, הוא LHC-ה של המעבדה האירופית
לחקר החלקיקים ויכנס לפעולה ב-.2006 בין היתר הוא יחקור גם
תהליך יצירת חורים שחורים ננ סיים, שאפשרי בתנאים מסויימים
בפיסיקה המודרנית.
ביקום, החורים השחורים נוצרים כשכמות גדולה של חומר מתמוטטת,
בהשפעת כוח המשיכה העצמי, ואין כוח פנימי שיתנגד למשיכה הזאת,
מחמת הכבידה.
התהליך הזה מתואר כך: שני חלקיקים, למשל פרוטונים, ימשכו זה
את זה כל-כך חזק, שהתחברותם תיצור חור שחור – אזור שבו צפיפות
החומר כה גבוהה עד שהאור איננו מסוגל לצאת ממנו.
הבעיה – במסגרת הפיסיקה הרגילה – היא: פרוטונים מושכים זה את
זה בגלל הגרויטאציה ובגלל הכוח החזק ודוחים זה את זה מחמת הכוח
החשמלי.
כדי שהפרוטונים יתחברו, יש להעניק להם מספיק אנרגיה להתגברות
על הדחייה החשמלית, ואז מתרחש תהליך היתוך גרעיני. אם מצליחים
לקרב שני פרוטונים עד ל-1 פלאנק (10 בחזקת 33 של הס”מ),
התחברותם אמורה ליצור חור שחור.
על-פי תיאוריות חדשות בפיסיקה, הכבידה פועלת במספר גדול יותר
של מימדים מאשר השלושה הרגילים. התנהגות כוח הכובד לגבי המרחק
שונה – וכששני הפרוטונים מרוחקים רק 10 בחזקת 17 ס”מ זה מזה,
התנאים להיווצרות חור שחור יתמלאו. התקרבות שני הפרוטונים, היא
בטווח ההשגה במאיץ החדש.
חתימת היווצרות חור שחור מיניאטורי, מתקבלת כש”היצור” שנולד
בהתנגשות, הוא בעל זמן-חיים קצר ביותר. החורים השחורים
המיניאטורים “מתנדפים” בתהליך שתיאר הפיסיקאי סטיב הוקינג
ונקרא על-שמו “קרינת הוקינג”.
על שפת החור השחור, במקום הנקרא “אופק המאורעות”, נוצרים
יש-מאין זוגות של חלקיקים ואנטי-חלקיקים. אם אחד מבני הזוג
נופל לתוך החור השחור – האחר יכול להיפלט ליקום, הרחק מהחור
השחור. לצופה מהצד נראה שהחור השחור פולט חלקיקים. אבדן
האנרגיה – החלקיקים שנפלטים – גורם להיעלמות החור השחור.
המדענים נתנו דעתם גם לסכנה שיחוללו החורים השחורים תוצרי
המעבדה. על-פי התרחישים הפסימיים, אם תהליך הוקינג לא יתקיים,
החורים הזעירים שנוצרו עלולים לשקוע דרך רצפת המעבדה אל מעמקי
הקרקע בשוויץ – ועד למרכז האדמה ושם יחלו לכלות את כדור הארץ.
העדות שתהליך כזה לא מתקיים, מתקבלת דווקא מהיקום: מדי שנה
נוצרים באטמוספירת כדור הארץ, כמאה חורים שחורים ננסיים, עקב
פגיעת חלקיקי קרינה קוסמית, בעלי אנרגיה גדולה. החורים השחורים
הננסיים נעלמים מעצמם. התהליך שייצרם במעבדה, ישמור על איכות
הסביבה של כדור הארץ.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~327230167~~~202&SiteName=hayadan
