Санчо против ЦЕРНа

[CASTRO]

"Разгон тяжёлых ядер интересен только в плане обнаружения новых химических элементов (всё ищут "островки стабильности"). Ну может и ещё что по мелочи обнаружат."

Кварк-глюонная плазма

[vitalyn]

"но как Вы себе представляете "чёрную дыру", чей диаметр горизонта событий меньше, чем дебройлевская длина волны частицы с соответствующей массой?"

Вот вы умных словей наговорили, а не в тему. Во-первых, длина волны не дебройлевская (которая тупо разная для разных скоростей), а комптоновская. А во-вторых, я говорю о черных дырах малой массы, у которых радиус Шварцшильда много БОЛЬШЕ комптоновской длины волны при МАЛОЙ МАССЕ частицы.

В системе отсчёта, свзянной с частицей один хрен. Так вот я ещё раз Вас спрашиваю, как Вы себе вообще представляете "чёрную дыру" легче планкеона (максимона)? Частица с планковской массой имеет одинаковые радиус Шварцшильда и комптоновскую длину волны. Планковская масса 1,2209 × 10¹⁹ ГэВ/c² = 2,176 × 10⁻⁵ г. Легче неё не может быть "чёрных дыр" ни по одной теории.

Я лично склоняюсь к тому, что максимон неустойчив и чёрных дыр, легче предела Оппенгеймера-Волкова (2,5—3 солнечных масс) быть не может в принципе.

[CASTRO]

"В системе отсчёта, свзянной с частицей один хрен."

Не один. В системе отсчета, связанной с частицей дебройлевская длина волны равна бесконечности. Аккуратнее в суждениях будьте.

"Так вот я ещё раз Вас спрашиваю, как Вы себе вообще представляете "чёрную дыру" легче планкеона (максимона)?"

Я Вам уже объяснил как. Понятие планкеона введено для трехмерного пространства и ньютоновского закона гравитации. В случае компактифицированных измерений или иных причин усиления гравитации на малых масштабах, можно сказать, что значение константы G как бы подскакивает. И поэтому возможно при той же массе частицы иметь гораздо больший шварцшильдовский радиус.  Ведь если бы G была равна, скажем, не 6.67е-11, а, например, 1е30, то Вас бы не удивил горизонт событий для протона в  50 ферми. С чего мы решили, что константа может сильно подскочить? Если мы верим, что природа всех взаимодействий едина, то при некотором энергетическом масштабе должны сходиться все константы взаимодействий должны стать одного порядка. Для трех других взаимодействий это четко видно. Гравитация пока интригует. Хотите подробнее - читайте тут.
http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/extradim_s071.pdf

[Игорь Сотников]

"Так вот, я про то, что примерно 10% взаимодействий космических лучей с землей эквивалентны тройным, четверным и т. д. столкновениям...

Этот не будет. Будут другие. Просто этот проще для понимания. Более сложный - пожалуйста: на самом деле нет никакого протон-протонного столкновения. При тех энергиях сталкиваются не нуклоны как единое целое, а партоны - кварки и глюоны. Которые есть точесные объекты и для которых вопрос о тройных совпадениях не стоит." (CASTRO)

Тогда возникает вопрос: а правомерно ли вообще такое сравнение? Можно ли здесь говорить о какой-то экивалентности?

Можно ли утверждать, к примеру, что при двойном встречном столкновении протона с энергией
7 ТэВ и ядра дейтерия с энергией 14 ТэВ эффект будет такой же, что и при тройном встречном
столкновении 3 нуклонов с энергиями по 7 ТэВ?

Всё-таки в случае с ядром дейтерия нуклоны, входящие в его состав, находятся друг
от друга на расстоянии, значительно большем, чем диаметр одного нуклона. А если это
не ядро дейтерия, а что-нибудь покрупнее, тогда это расстояние будет ещё больше.
Можно ли при этом утверждать, что все кварки, входящие в их состав, успеют принять
участие в этом столкновении - хотя бы в той мере, как это было бы при встречном
столкновении 3 свободных протонов в области в области, размер которой равен диаметру
одного протона?

Если нельзя, то может быть, следует признать, что тройные столкновения на ускорителе -
это нечто новое - то, чего в природе ещё ни разу не происходило?

[Игорь Сотников]

> "Разгон тяжёлых ядер интересен только в плане обнаружения новых химических элементов (всё
> ищут "островки стабильности"). Ну может и ещё что по мелочи обнаружат." (Автор: vitalyn)

"Кварк-глюонная плазма" (CASTRO)

Так всё-таки будут ли их разгонять и получать кварк-глюонную плазму именно на LHC? Есть ли там для этого возможности? Или это будут делать только на более старых и менее мощных ускорителях?

[CASTRO]

"Можно ли утверждать, к примеру, что при двойном встречном столкновении протона с энергией
7 ТэВ и ядра дейтерия с энергией 14 ТэВ эффект будет такой же, что и при тройном встречном
столкновении 3 нуклонов с энергиями по 7 ТэВ?"

Такой же, или меньше. Если считать, что столкнулись сначала два, а третий ударит в неподвижный компаунд.

"Всё-таки в случае с ядром дейтерия нуклоны, входящие в его состав, находятся друг
от друга на расстоянии, значительно большем, чем диаметр одного нуклона."

Это неверно. Нуклоны упакованы в ядре плотно. То есть расстояние между центрами нуклонов примерно равно диаметру.

"Если нельзя, то может быть, следует признать, что тройные столкновения на ускорителе -
это нечто новое - то, чего в природе ещё ни разу не происходило?"

Нет. Ничего примечательного в тройном столкновении вообще нет.

"Так всё-таки будут ли их разгонять и получать кварк-глюонную плазму именно на LHC? Есть ли там для этого возможности? Или это будут делать только на более старых и менее мощных ускорителях?"

Будут. Один из 4х детекторов ориентирован на физику тяжелых ионов. Будут сталкивать ядра свинца с энергией 2.7 ГэВ/нуклон

[Игорь Сотников]

"Такой же, или меньше. Если считать, что столкнулись сначала два, а третий ударит в неподвижный компаунд...

Ничего примечательного в тройном столкновении вообще нет." (CASTRO)

Откуда вы так уверены, что ничего примечательного в тройном столкновении нет? Может быть, вы его наблюдали, может быть, вы знаете, ЧТО ЖЕ ИМЕННО представляет собой "неподвижный компаунд", который может образоваться при тройных встречных столкновениях протонов на LHC, и как он будет взаимодействовать с ещё одним протоном, чего не могло бы произойти в космических лучах при столкновении одного протона и одного более тяжёлого ядра?

[Игорь Сотников]

Всё-таки, если вернуться к общему обзору доказательств безопасности LHC, тогда получается, что первая категория доказательств - которая основана на сравнении событий, происходящих на коллайдере, с аналогичными событиями, происходящими в природе в космических лучах - охватывает далеко не все варианты.

В частности, для тройных столкновений вы так и не смогли указать никакого эквивалентного события или процесса, который достаточно часто происходит сам собой в природе.

[Игорь Сотников]

А теперь давайте рассмотрим другой вид доказательств безопасности коллайдера:

теоретические доказательства, основанные на анализе свойств существующих
 элементарных частиц и предсказаниях новых частиц в рамках одной или
 нескольких существующих теорий, на экстраполяции ранее
 полученных экспериментальных данных на новые условия.


Что же могут получить в ходе этих экспериментов?

1) чёрные дыры.

2) сверхтяжёлые химические элементы.

3) кварк-глюонную плазму.

4) "странную" материю, "страпельки"

5) магнитные монополи, способные ускорить процесс распада протона.


И что же мы имеем по этим пунктам?

1) Чёрные дыры.

Стандартная модель не допускает возможности появления малых чёрных дыр,
у которых масса меньше некоторого предела. С другой стороны, в некоторых
других теориях, в частности, если принять во внимание многомерность пространства,
теорию компактификации и резкое усиление гравитационного взаимодействия
на малых расстояниях, такие чёрные дыры образоваться могут - и их несомненно
будут искать в ходе опытов на коллайдере.

Возникает вопрос, опасны ли эти чёрные дыры и могут ли они поглощать сколь-
нибудь значительные количества вещества Земли или Солнца. Может ли это
дойти если не до полного превращения нашей планеты в чёрную дыру, то хотя
бы до той стадии, при которой энергия, выделяющаяся в единицу времени при
поглощении каждой следующей порции вещества, - а это может быть весьма
значительная доля от энергии покоя вещества E = m * c ^ 2, - начнёт
вызывать весьма значительные разрушения и катастрофические изменения
на нашей планете?

Что касается гипотезы Хокинга о возможности квантового испарения, или
рассасывания чёрных дыр, то пока что никто не привёл сколь-нибудь
убедительных экспериментальных данных в её подтверждение, а некоторые
исходные положения этой гипотезы - например о том, что в настоящее время
у чёрной дыры уже имеется до конца сформировавшийся горизонт событий и
что чёрная дыра является уже сформированной, а не потенциальной -
вызывают явные сомнения.

Поэтому пока приходится предполагать, что чёрные дыры являются стабильными.

И всё же основной аргумент против данной опасности состоит в том, что
чёрные дыры, если только они уже изначально не имели колоссальную массу,
крайне слабо взаимодействуют с обычным веществом, которое их окружает,
и крайне медленно растут, поглощая его. Чтобы наибольшая чёрная дыра,
которая может быть получена на LHC, разрослась хотя бы до размера
планкеона, то есть до такого состояния, когда она начнёт дальше расти
уже в соответствие с классической теорией гравитации и начнёт эффективно
увеличивать уже не только массу, но и размеры, потребуются даже
не миллиарды, а триллионы лет - если только масса чёрной дыры изначала
не была колоссальной.

Так что здесь гипотеза о возможности образования точечного "зародыша"
чёрной дыры не проходит, а что касается взрывов крупных сверхновых звёзд, так
здесь, судя по всему, образованию чёрной дыры должно предшествовать
превращение обычного вещества в сверхплотное вещество нейтронной звезды.
Непосредственное превращение обычного вещества в чёрные дыры вроде бы не проходит.

Вроде бы здесь опасаться нечего.

[Игорь Сотников]

------

2) Сверхтяжёлые химические элементы, нейтронные "супербабблы", очень массивные
атомные ядра, состоящие из обычных нуклонов, среди которых нейтронов будет
гораздо больше, чем протонов, тоже не могут быть стабильны, поскольку ядерные
силы являются слишком короткодействующими и каждый нуклон фактически
взаимодействует только с ограниченным числом соседей. Такие ядра будут склонны
к фрагментации, к спонтанному делению на ядра химических элементов средней
массы, существование которых энергетически более выгодно.

Сказанное опять же справедливо в том случае, если у этого сверхтяжёлого ядра масса
не будет изначально астрономически большой, чтобы здесь помимо ядерных сил
могла включиться гравитация.

Даже если учесть возможность наличия очень большого количества островов
какой-либо относительной стабильности за пределами нынешней таблицы Менделеева,
это не особенно поможет.

Нетрудно прикинуть, сколько обычных атомных ядер нужно поглотить, чтобы это
сверхтяжёлое ядро выросло до размеров, соизмеримых с размерами планеты, чтобы
наконец-то заработала гравитация, и какова вероятность распада и вероятность
дальнейшего роста после каждого такого поглощения.

Так что гипотеза о возможности появления и дальнейшего роста точечного
зародыша нейтронной звезды, о котором говорит Голота, в таком виде тоже не проходит.

Здесь остаётся пока невыясненным один вопрос: будет ли ядро сверхтяжёлого химического
элемента поглощать другие ядра свободно или этому процессу будет мешать кулоновское
отталкивание. Кулоновского отталкивания может и не быть, если все электронные оболочки
у сверхтяжёлого химического элемента окажутся вдавлены в ядро, то есть будут меньше
по размеру, чем само ядро. Здесь есть две точки зрения по поводу вдавленных электронов:
по-вашему получается, что вдавленными могут быть только мюоны, но не электроны, да и
то - только у тяжёлых атомов. А другие исследователи считают иначе: во-первых, мюоны
будут вдавлены в случае с любыми атомными ядрами, в том числе и лёгкими, за исключением,
видимо, одного свободного протона, что делает возможным мюонный катализ при
термоядерных реакциях, во-вторых, в случае с обычными электронами у обычных тяжёлых
химических элементов вдавлены 1 или 2, если не 3 электронные оболочки, что определённым
образом влияет на химические свойства этих элементов. Кто здесь прав и как будут
расположены электроны в атомах ещё более тяжёлых элементов, пока не понятно.

Однако это обстоятельство вроде бы не должно существенным образом повышать стабильность
самого по себе атомного ядра сверхтяжёлого элемента по отношению к спонтанному
делению на более мелкие ядра.

------

[Игорь Сотников]

3) кварк-глюонная плазма (КГП) представляет собой более плотную форму существования
 ядерной материи, в которой кварки не упакованы в барионы и располагаются достаточно
 свободным образом в некотором объёме.

Согласно существующим теориям, именно в состоянии кварк-глюонной плазмы
находилось вещество Вселенной в первое время после Большого взрыва.

В отличие от случая с обычным атомным ядром сверхтяжёлого химического элемента,
у кварк-глюонной плазмы вроде нет столь явных ограничений на размер этой системы,
на максимальное количество кварков, которые в ней могут присутствовать,
поскольку в данном случае у каждого кварка будет гораздо больше соседей,
с которыми он может взаимодействовать, чем было бы в менее плотном обычном ядерном
веществе.

Остаётся очень важный вопрос: какова энергия связи у кварк-глюонной плазмы
в расчёте на один нуклон? Будет ли она больше или меньше, чем в обычных
атомных ядрах обычных стабильных химических элементов?

Например, здесь уже давалась такая оценка, что для вытаскивания протона из кварк-
глюонной плазмы потребуется затратить никак не менее 100 МэВ энергии, именно
потребуется затратить, а не выделится при таком вытаскивании!

Можно ли из того обстоятельства, что после Большого взрыва КГП превратилась
в обычное вещество, делать однозначный вывод, что обычное вещество является
энергетически более выгодным состоянием, а не только энтропийно более
выгодным по сравнению с КГП? Обязаны ли были все процессы после Большого взрыва
происходить только с высвобождением энергии или могли проходить также и с её
затратами, но зато с существенным возрастанием энтропии за счёт перехода
системы в менее плотное состояние?

Так что здесь сомнения остаются.

И если действительно, поглощение обычного вещества кварк-глюонной плазмой
может происходить с выделением энергии, на порядок большей, чем при обычных
ядерных реакциях, тогда это действительно опасно!

И рассчитывать на то, что кулоновское отталкивание будет препятствовать
поглощению обычных атомных ядер кварк-глюонной плазмой, особенно не стоит,
пока не опровергнута гипотеза о возможном наличии электронов, вдавленных
в эту КГП и компенсирующих излишний положительный заряд кварков в этой плазме.

И чем в больших количествах получат КГП на ускорителе, чем легче
она будет отдавать излишки энергии в виде излучения, чем меньше будет
вероятность её распада после каждого поглощаемого атома, тем она опаснее.


Кстати, сама по себе возможность превращения обычного барионного вещества
в более компактную форму с выделением энергии из этого вещества,
не отрицалась ещё в 80-ых годах, правда, тогда это не связывалось
с экспериментами на том или ином ускорителе.

А что касается иных форм существования кварков - таких, как пентакварки,
димезоны или глюболы, - то здесь вроде бы опасаться нечего. Вряд ли
они будут кардинально отличаться по своим свойствам
от обычных адронов и к тому же, скорее всего, будут так же
нестабильны, как и обычные мезоны, и так же склонны к аннигиляции
кварка и антикварка, как это происходит при распаде мезонов.

------

[Игорь Сотников]

4) "странная" материю, "страпельки", которые рассматривались в докладе
 по безопасности коллайдера - во-первых, могут повести себя так же,
 как обычные атомные ядра или как кварк-глюонная плазма (см. п. 2 и 3),
 во-вторых, они отличаются тем, что содержат "странный" кварк, помимо обычных
 "верхнего" и "нижнего" кварков.

 Казалось бы, чего особенного это даёт? Вроде бы "странный" кварк
 более тяжёлый, чем обычные кварки, вроде бы он склонен к тому,
 чтобы самопроизвольно превращаться в один из обычных - то есть
 более лёгких -  кварков, за счёт слабого взаимодействия, причём с
 выделением энергии, вроде бы уже давно получали множество
 разнообразных мезонов и гиперонов, содержащих "странный" кварк,
 а также небольшие атомные ядра, содержащие такие гипероны, и
 все они оказывались нестабильными.
 Вроде бы ничего подозрительного в предыдущих опытах на более
 старых ускорителях не наблюдалось.

 Так на чём всё-таки основаны опасения, что "страпельки", полученные
 на LHC, могут оказаться стабильными и могут начать поглощать
 обычное вещество и превращать его тоже в "странную" материю?
 Может быть, теория допускает, что в связанном состоянии в больших
 ядерных системах или в больших системах из кварков масса странного
 кварка будет - наоборот - чуть меньше, чем масса обычного
 "верхнего" или "нижнего" кварка в связанном состоянии в тех же
 условиях?

 Опять же получается, что здесь данных явно недостаточно, как и
 в предыдущем пункте, и чтобы обосновать безопасность этих страпелек,
 нужны дополнительные исследования.

 Выводы, которые были опубликованы в докладе по безопасности LHC,
 недостаточны ещё и потому, что там рассматривалась только отрицательно
 заряженная "страпелька", но не рассматривалась нейтральная страпелька,
 которая может поглотить сначала атомное ядро, потом электроны,
 потом снова ядро, потом снова электроны, так и оставаясь нейтральной.
 Также не была рассмотрена возможность существования достаточно
 массивных положительно заоряженных страпелек с вдавленными в них
 электронами, - а такие системы смогут свободно приближаться к обычным
 атомным ядрам и возможно поглощать их.

------

5) магнитные монополи, способные ускорить процесс распада протона.

Этот вариант представляется вообще самым фантастичным.
Неужели может так оказаться, что вытащить магнитный монополь проще, чем
вытащить свободный кварк и что при его вытаскивании с достаточно
большой энергией не будут рождаться другие нормальные частицы и античастицы,
как это происходит при вытаскивании кварка из протона?


Да и потом, чтобы этот сценарий имел место, нужно совпадение двух
условий - во первых, чтобы магнитные монополи действительно могли
быть получены в свободном состоянии, что почти невозможно, во-вторых,
чтобы возможность распада протона вообще в принципе существовала, чтобы
были возможны процессы, при которых барионный заряд не сохраняется.
При этом распад протона очень даже возможен согласно многим теориям, -
протоны должны распадаться крайне медленно, их среднее время жизни
в обычных условиях должно быть то ли 10 ^ 31 секунд, то ли 10 ^ 31 лет,
поскольку для этого требуется, чтобы не 2, а сразу 3 кварка
определённым образом вступили в слабое взаимодействие между собой.
Однако с 80-ых годов до наших дней никаких экспериментальных
подтверждений этим теориям не получено, несмотря на интенсивные
усилия, направленные на то, чтобы найти хотя бы какие-нибудь
признаки распада протонов в природе.

Так или иначе, но в целом вариант с магнитными монополями явно менее
вероятен, чем любой из предыдущих.


-----


Так что же мы имеем в общем и целом?
Какие можно делать выводы насчёт того, безопасны ли эти опыты
на LHC или нет?

[Nikaragua]

.... дети из неблагополучных семей со скоростью 3-5 раз в минуту. А в целом по детскому саду скорость нажатия ^C ^V дстигает 15 раз в минуту. 

[CASTRO]

"Может быть, вы его наблюдали, может быть, вы знаете, ЧТО ЖЕ ИМЕННО представляет собой "неподвижный компаунд", который может образоваться при тройных встречных столкновениях протонов на LHC"

Хватит фантазировать уже. Неподвижном компаундом я назвал то, что образуется в двойном соударении. Третий протон в эту кучу влетает как в неподвижную мишень.

Возьмите и разберите кинематику тройного события. Увидите, что она сводится к кинематике парных соударений. Я больше эту тему жевать не буду.

[CASTRO]

"А другие исследователи считают иначе: во-первых, мюоны
будут вдавлены в случае с любыми атомными ядрами, в том числе и лёгкими,"

Игорь, я заканчиваю общение с Вами. Вы хватаете где-то какие-то отрывочные, зачастую неверные знания и начинаете ими размахивать. Ну чего Вы фантазируете про каких-то мифических исследователей ? Ну Вам на кой черт голова дана? Ну давайте считать. Возьмите, например, кислород. Радиус ядра - 3 ферми. Радиус первой боровской орбиты, если нет внешних электронов - 6 000 ферми. Заменяете электрон на мюон - получаете 30 ферми.  И не надо петь про то, что внешние электроны влияют сильно. Во-первых, посмотрите на закон Мозли - там влияние остальных электронов входит как малая поправка, будь она десяткой - этот закон никто бы никогда не открыл. Во-вторых, мюон ближе к ядру и влияние становится еще меньше. Если честно посчитаете, при каком Zрадиус ядра сравняется с радиусом первой боровской орбиты для мюона, то получите Z=44. На самом деле, это происходит при чуть меньших Z

Вобщем, кланяюсь и исчезаю. Не хватает у меня терпения учить Вас физике.

[Бергсон]

      Ну, чё притихли? Конец света отменяется, или у Санчо появились судебные перспективы?  +@>

[Oktyabrina]

Увидела в бегущей строке новость- ученые возобновили работу на БАК. А до этого они что там делали? Или имеется в виду-во второе кольцо запустят протоны?

[CASTRO]

питание отключалось

[Oktyabrina]

Специально или случайно? Просто я помню рассуждения о том, "не вырубится ли свет во всей Европе когда запустят коллайдер"

[CASTRO]

 случайно