El final del mundo aún tendrá que esperar… nueva ratificación de que el LHC es “seguro”

El artículo “Exclusion of black hole disaster scenarios at the LHC,” ArXiv preprint, 22 July 2008 , escrito  por Benjamin Koch, Marcus Bleicher, y Horst Stoecker, analiza de forma independiente la dinámica de los posibles mini agujeros negros que se puedan generar cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC del CERN) sea puesto en funcionamiento. El informe final escrito por el comité científico encargado de estudiar la seguridad del LHC (LHC Safety Study Group) , versión “mejorada” de un informe previo de principios de los 2000s, fue publicado recientemente en un extenso artículo. Mucha gente opina que dicho informe “parece un comunicado para tranquilizar a la población y seguir adelante con el experimento.” El nuevo artículo es complementario a dicho informe, completamente independiente, presenta un nuevo análisis (bastante simplificado por cierto) de la seguridad del LHC.

Obviamente, el nuevo estudio, igual que el anterior, se basa en nuestro conocimiento sobre la física de los agujeros negros desarrollado durante el siglo XX. Si la física a la escala de energía de 1 TeV es una “locura” completamente diferente a todo lo conocido en física por debajo de 1 TeV, entonces “apaga y vamonos”, habrá que apretarse “los machos”, ya que nadie puede hacer predicciones sobre ella. Sin embargo, científicamente es completamente irracional pensar que a escalas de 0.5 TeV la física la entendemos muy bien y sin embargo a escalas de 1 TeV no entendemos absolutamente nada. El nuevo estudio supone que la “nueva” física a 1 TeV es tan “novedosa” como para permitir la generación de mini agujeros negros a dicha escala (la teoría de cuerdas es correcta, existen más de 3 dimensiones espaciales y la escala a la que se observa la gravedad cuántica, sea lo que sea, es del orden de 1 TeV), pero lo suficientemente conocido como para que Newton, Boltzmann, Einstein, Hawking, etc. sean aplicables.

Supongamos que lo que “sabemos” (o creemos saber) sobre los agujeros negros es verdad (nadie ha “estudiado” un agujero negro en un laboratorio y lo que sabemos sobre ellos es más teoría que experimento) y además supongamos que las teorías de cuerdas con más de 3 dimensiones espaciales son “correctas” (posiblemente no lo son) y estas dimensiones están “compactificadas” a una escalad de micrómetros (hay algunas hipótesis técnicas adicionales en las que no entraré). ¿Compactificadas? Cuando miras una manguera de regar desde lejos te parece unidimensional, pero cuando te acercas es tridimensional, es decir, de lejos, parece que hay 2 dimensiones “compactificadas”.  Si todo esto es verdad, y en lugar de 3 dimensiones espaciales (arriba-abajo, dentro-fuera, derecha-izquierda) hay una cuarta (la “cuarta dimensión”), algunos cálculos simplificados, indican que se podrían formar miniagujeros capaces de “tragarse” la Tierra en unos 27 años. Si hay 5 dimensiones espaciales, se tragarían la Tierra en 10 mil billones de años (algo menos de la edad actual de la Tierra. Si hay más de 6 dimensiones, el tiempo es mucho mayor. Recuerda que la mayoría de las teorías de cuerdas suponen que hay más de 9 dimensiones espaciales. Por supuesto, una de ellas podría estar compactificada en los micrométros y el resto en escalas de longitud mucho más pequeños. Por ahora, nadie lo sabe.

Lo dicho, supongamos que se pueden generar mini agujeros negros a la escala de energías alcanzables en el LHC, ¿cómo serán dichos agujeros negros? Si una teoría de la gravedad a escala cuántica, todavía no la conocemos, es imposible saberlo. Así que tenemos que tener en cuenta todas las posibilidades:

1) Los mini agujeros negros radian (por radiación de Hawking) fuertemente (mucho). En ese caso, también radiarán energía muy rápidamente, más rápidamente de lo que pueden “tragar” materia (acreeción). Desaparecerán antes de que puedan hacer daño alguno. Esto es lo más “razonable” si todo lo que sabemos sobre la física de los agujeros negros es verdad y lo que predicen los modelos de teorías de cuerdas que permiten la producción de agujeros negros en el LHC. Pero podemos estar equivocados ya que desconocemos qué pasa a la escala de más de 1 TeV (aunque sabemos lo que pasa a unos 0.5 TeV, oiga, que tan ignorantes no somos). Lo dicho, en este caso, desaparecerán unos 30 órdenes de magnitud más rápido de lo necesario para “tragarnos a todos”. Lo siento por los apocalípticos.

2) Los mini agujeros no radian nada (Hawking está completamente equivocado, nunca recibirá el premio Nobel, ni nunca se lo merecerá). En ese caso, habría mini agujeros negros en los rayos cósmicos (recibimos rayos cósmicos de muchos TeV constantemente) y no existiría el Sol, ni la Tierra, ni nosotros… ya habríamos sido “tragados” por mini agujeros negros que se habrían generado en el Big Bang en algún momento de los últimos 13 mil millones de años). La existencia del Sistema Solar es prueba más que suficiente de lo benigno de estos mini agujeros negros.

3) Los mini agujeros radian, pero débilmente. Bueno esta la parte más interesante del estudio. Hay dos posibilidades que radien en todas direcciones (radiación “tipo” Hawking) o que lo hagan en “ciertas” direcciones solamente. En el primer caso, los miini agujeros negros radian débilmente pero lo hacen de tal forma que la radiación se para cuando tienen una masa de alrededor de un 1 TeV. A partir de las estimaciones de la energía en los rayos cósmicos, en la “vida” de la Tierra se habrán producido unos 30 mil millones de miniagujeros negros de este tipo. Si todavía la Tierra está aquí, muy “tragones” no tienen que ser. En el segundo caso, hay tres posibilidades.3a) Miniagujeros negros que radian débilmente con una “rapidez” tal que es menor que el tiempo necesario para que el agujero negro recorra el diámetro de (pongamos) un protón (tiempo necesario para que se encuentre con uno y se lo “trague”). Esta escenario es imposible, si las partículas que emite el mini agujero negro son menos pesadas que un electrón (lo normal es que radie fotones, que tienen masa en reposo nula) y lo que se puede “tragar” es más pesado que un protón (en otro caso nada que nos “afecte” podría tragar). Cualquier otra opción está fuera de lo concebible.

3b) Miniagujeros negros que radian débilmente pero con gran “rapidez”. Este caso es exactamente el mismo que el caso 1, ya presentado.

3c) Miniagujeros negros que radian débilmente, con la “rapidez” justa para que se puedan tragar un protón (que la probabilidad que se encuentren uno por el camino sea significativa). Sorprendentemente, esta posiblidad es la más interesante ya que obliga a limitar mucho las propiedades de estos posibles mini agujeros negros. Todo depende de la “fracción” de protón que son capaces de “tragar” cuando lo atraviesan. Recordad que un protón es un “saco” de quarks y gluones (3 quarks de valencia rodeados de “infinidad” de quarks virtuales y gluones virtuales). Si la fracción de protón que el mini agujero negro es capaz de tragar es mayor de 40 millonésimas, este tipo de miniagujeros negros no permitirían la existencia de estrellas densas, como las enanas blancas de más de 1000 millones de años de antiguedad (pero hoy estamos “seguros” de que existen). Si la fracción de protón que pudieran tragar mientras lo atraviesan fuera menor de 40 millonésimas, estos min agujeros negros podrían “tragarse” la Tierra. Uno sólo necesitaría solamente un billón de billones de billones de billones de años. No es infinito, pero antes, el Sol habrá explotado como supernova y nos habrá destruido.

En resumen, todas las posibilidades “razonables” si el LHC es capaz de generar mini agujeros negros (algo poco “razonable”, por cierto), indican que dichos mini agujeros negros serían completamente “benignos” para la humanidad y el futuro de nuestro planeta. Lo siento por los apocalípticos. Tendrán que buscar otra excusa, los físicos, por ahora, no quieren dársela.



1 Comentario

  1. Me ha gustado mucho el post. Solamente un apunte sobre la muerte del Sol (punto 3c), que no será en forma de supernova sino más suavemente como nebulosa planetaria hasta dejar el núcleo al descubierto (enana blanca).
    Gracias por divulgar. Venga.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 24 julio, 2008
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticias
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