Гравитационная радуга поможет искать микроскопические черные дыры

Группа физиков-теоретиков из США, Канады и Египта провела новый расчет диапазона энергий, необходимых для образования микроскопических черных дыр в экспериментах на Большом Адронном Коллайдере (БАК). По результатам работы авторы делают вывод, что предыдущие попытки обнаружения таких черных дыр в БАКе оканчивались неудачей, так как расчет параметров столкновения проводился без учета поправок, следующих из двойной специальной теории относительности, и играющих наибольшую роль как раз на тех малых масштабах, о которых идет речь в экспериментах. Работа опубликована в Physics Letters B, а ее популярный разбор представлен на портале phys.org.
Если две частицы, обладающих достаточной энергией, столкнутся, — может образоваться черная дыра. Этот тезис следует «даже» из специальной теории относительности, без необходимости привлечения более сложных построений, таких, например, как теория струн. Основным препятствием для экспериментального подтверждения этого явления остается очень высокий энергетический барьер, — порядка 10^19 гигаэлектрон-вольт, — недостижимый в современных экспериментах.
В теории струн существует возможность понижения этого барьера до величин, доступных экспериментаторам. Эта особенность является следствием того, что теория струн оперирует более чем четырьмя измерениями, и можно показать, что гравитационная энергия, необходимая для образования черной дыры, «растекается» по нескольким измерениям, таким образом в привычных нам четырех измерениях предел снижается до терраэлектрон-вольт.
На основании последнего вывода на БАКе были проведены эксперименты в рассчитаном диапазоне энергий, целью их было обнаружение микроскопических черных дыр и таким образом подтвердить справедливость утверждений теории струн о многих измерениях. Однако все эксперименты завершились неудачей и теория струн до сих пор остается недоказанной.
Авторы текущей работы показывают, что предыдущие расчеты, на основании которых проводились эксперименты, могли быть некорректными, так как в них не были учтены поправки, возникающие из еще одной теории: двойной специальной теории относительности. В ее рамках постулируется наличие эффекта «гравитационной радуги», то есть зависимости угла отклонения фотона в гравитационном поле от его скорости. Это является следствием деформации связи энергии и импульса при приближении к масштабу Планка, и этот эффект предсказан практических во всех теориях квантовой гравитации.
Модифицированный расчет показывает, что для образования черных дыр необходимы более высокие энергии, чем использовались в предыдущих экспериментах. В том случае, если в экспериментах с новым диапазоном энергий столкновения удасться обнаружить черные дыры, то это подтвердит не только терию струн и существование дополнительных измерений, но и двойную специальную теорию относительности и эффект гравитационной радуги.