“ ฉันหวังว่าคุณจะทำหลุมดำ” สตีเฟ่นพูดด้วยรอยยิ้มกว้าง
เราออกจากลิฟท์ขนส่งสินค้าที่พาเราใต้ดินไปยังถ้ำห้าชั้นที่อยู่อาศัยการทดลอง Atlas ที่ CERN Lab องค์กรในตำนานยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ใกล้กับเจนีวา นายพล Rolf Heuer ผู้อำนวยการของ Cern เดินเท้าของเขาอย่างไม่สบายใจ นี่คือปี 2009 และมีคนยื่นฟ้องในสหรัฐอเมริกากังวลว่า LHC Collider ขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นใหม่ของ CERN จะผลิตได้รูดำหรืออีกรูปแบบหนึ่งของเรื่องแปลกใหม่ที่สามารถทำลายโลก
LHC เป็นตัวเร่งอนุภาครูปวงแหวนที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อสร้าง higgs bosons ลิงก์ที่หายไป-ในเวลา-ในรูปแบบมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค สร้างขึ้นในอุโมงค์ใต้ชายแดนสวิส-ฝรั่งเศสเส้นรอบวงทั้งหมดคือ 27 กิโลเมตร (เกือบ 17 ไมล์) และเร่งโปรตอนและแอนติโพรตันที่วิ่งในคานหมุนเคาน์เตอร์ในท่อสูญญากาศแบบวงกลมถึง 99.99999911% ของความเร็วแสง- ในสถานที่สามแห่งตามวงแหวนคานของอนุภาคเร่งความเร็วสามารถนำไปสู่การชนที่มีพลังสูงการสร้างเงื่อนไขใหม่ที่เทียบเคียงได้กับการครองราชย์ในจักรวาลเพียงเล็กน้อยเพียงเล็กน้อยหลังจากบิ๊กแบงร้อนเมื่ออุณหภูมิมากกว่าหนึ่งล้านล้านองศา แทร็กของสเปรย์ของอนุภาคที่สร้างขึ้นในการชนกันอย่างรุนแรงเหล่านี้จะถูกหยิบขึ้นมาโดยเซ็นเซอร์หลายล้านตัวที่ซ้อนกันเหมือนบล็อกขนาดเล็ก-Lego เพื่อสร้างเครื่องตรวจจับยักษ์รวมถึงเครื่องตรวจจับ Atlas และ Muon Solenoid หรือ CMS
ในไม่ช้าการฟ้องร้องคดีก็ถูกไล่ออกเนื่องจาก "ความกลัวการเก็งกำไรในอนาคตไม่ได้เป็นการบาดเจ็บที่จริงเพียงพอที่จะมอบให้กับการยืน" ในเดือนพฤศจิกายนของปีนั้น LHC ก็เปิดใช้งานได้สำเร็จ - หลังจากการระเบิดในความพยายามก่อนหน้านี้ - และเครื่องตรวจจับ Atlas และ CMS ในไม่ช้าก็พบร่องรอยของ Higgs Bosons ในเศษซากของการชนกันของอนุภาค แต่จนถึงตอนนี้ LHC ยังไม่ได้ทำหลุมดำ
ทำไมมันถึงไม่สมเหตุสมผลอย่างสิ้นเชิงสำหรับสตีเฟ่น - และ Heuer ด้วยฉันคิดว่า - หวังว่ามันอาจเป็นไปได้ที่จะผลิตหลุมดำที่ LHC? เรามักจะคิดว่าหลุมดำเป็นเศษซากของดาวขนาดใหญ่ที่ยุบตัว อย่างไรก็ตามสิ่งนี้มีข้อ จำกัด มากเกินไปสำหรับทุกสิ่งที่สามารถกลายเป็นหลุมดำได้หากถูกบีบให้อยู่ในปริมาณที่น้อยพอ แม้แต่คู่โปรตอนเดี่ยว - แอนติพร็อกก็เร่งความเร็วเกือบความเร็วของแสงและถูกทุบด้วยกันในเครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังก็จะกลายเป็นหลุมดำหากการชนเข้มข้นพอสมควรในปริมาตรขนาดเล็กพอ มันจะเป็นหลุมดำเล็ก ๆ อย่างแน่นอนด้วยการดำรงอยู่ที่หายวับไปเพราะมันจะหายไปทันทีผ่านการปล่อยของรังสีฮอว์คิง-
ในเวลาเดียวกันถ้าสตีเฟ่นและเฮเอร์หวังว่าจะผลิตหลุมดำได้เป็นจริงมันจะส่งสัญญาณว่าการสิ้นสุดของการแสวงหานักฟิสิกส์อนุภาคหลายสิบปีเพื่อสำรวจธรรมชาติในระยะทางที่สั้นลงโดยการชนอนุภาคกับพลังงานที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ colliders อนุภาคเป็นเหมือนกล้องจุลทรรศน์ แต่แรงโน้มถ่วงดูเหมือนจะกำหนดขีด จำกัด พื้นฐานของการแก้ปัญหาของพวกเขาเพราะมันทำให้เกิดการก่อตัวของหลุมดำเมื่อใดก็ตามที่เราเพิ่มพลังงานมากเกินไปที่จะมองเข้าไปในปริมาณที่น้อยลง
ณ จุดนั้นการเพิ่มพลังงานมากขึ้นจะทำให้เกิดหลุมดำที่ใหญ่กว่าแทนที่จะเพิ่มกำลังขยายของคอลเดอร์ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงและหลุมดำที่อยากรู้อยากเห็นกลับความคิดตามปกติอย่างสมบูรณ์ในฟิสิกส์ที่พลังงานที่สูงขึ้นตรวจสอบระยะทางที่สั้นลง จุดสิ้นสุดของการสร้างตัวเร่งความเร็วที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นดูเหมือนจะเป็นหน่วยการสร้างพื้นฐานที่เล็กที่สุด - ความฝันที่ดีที่สุดของนักลดทุกคน - แต่กาลอวกาศที่มีขนาดมหึมา การวนรอบระยะทางสั้น ๆ กลับไปที่ระยะทางไกลแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดความคิดที่ลึกซึ้งอย่างลึกซึ้งว่าสถาปัตยกรรมของความเป็นจริงทางกายภาพเป็นระบบที่เรียบร้อยของเครื่องชั่งซ้อนที่เราสามารถลอกออกทีละคนเพื่อมาถึงองค์ประกอบพื้นฐานที่เล็กที่สุด แรงโน้มถ่วง-และดังนั้นอวกาศเอง-ดูเหมือนว่าจะมีองค์ประกอบต่อต้านการลดทอน
ดังนั้นฟิสิกส์อนุภาคที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงจะแปรผันเป็นฟิสิกส์ของอนุภาคที่มีแรงโน้มถ่วงในระดับใด (หรือที่แตกต่างกันมีค่าใช้จ่ายเท่าใดในการเติมเต็มความฝันของสตีเฟ่นในการผลิตหลุมดำ?) นี่เป็นคำถามที่เกี่ยวข้องกับการรวมกองกำลังทั้งหมดหัวข้อของบทนี้ การค้นหากรอบการทำงานแบบครบวงจรที่ครอบคลุมกฎพื้นฐานทั้งหมดของธรรมชาตินั้นเป็นความฝันของ Einstein อยู่แล้ว มันแสดงโดยตรงว่าจักรวาลลิขสิทธิ์มีศักยภาพจริง ๆ ที่จะนำเสนอมุมมองทางเลือกในการออกแบบการเน้นชีวิตของจักรวาลของเราหรือไม่ สำหรับความเข้าใจเพียงว่าอนุภาคและแรงทั้งหมดเข้าด้วยกันอย่างกลมกลืนสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมในเอกลักษณ์ - หรือขาด - ของกฎหมายทางกายภาพพื้นฐานและด้วยเหตุนี้ในระดับที่หนึ่งสามารถคาดหวังให้พวกเขาแตกต่างกันไปในหลายลิขสิทธิ์
ข้อความที่ตัดตอนมาจากต้นกำเนิดของเวลา- ลิขสิทธิ์© 2023 โดย Thomas Hertog
จัดพิมพ์โดย Bantam สำนักพิมพ์ของ Penguin Random House
