Mikroskopické čierne diery sú hypotetické drobné čierne diery, pri ktorých hrajú dôležitú úlohu kvantovo mechanické efekty. Tieto čierne diery majú menšiu hmotnosť ako hviezdy a názov bol zavedený v roku 1971 Stephenom Hawkingom. Je možné, že takéto kvantové prvotné čierne diery boli vytvorené v prostredí s vysokou hustotou ranného vesmíru, prípadne v následných fázových prechodoch. Môžu byť pozorované astrofyzikmi cez častice ktoré budú emitovať Hawkingovo žiarenie. Niektoré hypotézy ktoré zahŕňajú dodatočné rozmery predpokladajú žeby mohli vytvoriť čierne diery s energiami menšími ako 1 TeV, ktoré sú bežné v urýchľovačoch ako je veľký hadrónový urýchľovač častíc v CERNu. Hoci by sa takéto čierne diery okamžite vyparili alebo zanechali veľmi slabo interagujúce zvyšky.

Minimálna hmotnosť čiernej diery

V podstate môže mať čierna diera akúkoľvek hmotnosť rovnú alebo vyššiu ako je Planckova hmotnosť (to je asi 2,2×10^-8 kg alebo 22 mikrogramov). Na vytvorenie čiernej diery musí byť dostatočná koncentrácia hmoty alebo energie. Úniková rýchlosť musí prevyšovať rýchlosť svetla. Tento stav udáva Schwarzschildov polomer, ktorý sa dá vypočítať ako :

${\displaystyle R_{S}={\frac {2GM}{c^{2}}}}$

kde:

• G je gravitačná konštanta
• c je rýchlosť svetla
• M je hmotnosť čiernej diery

Na druhej strane Comptonova vlnová dĺžka : ${\displaystyle \lambda ={\frac {h}{mc}},\ }$ kde h je Planckova konštanta, predstavuje minimálnu veľkosť oblasti v ktorej môže byť lokalizovaná hmotnosť m. Pre dostatočne malú hmotnosť m je redukovaná Comptonova vlnová dĺžka :${\displaystyle {\bar {\lambda }}={\frac {\hbar }{mc}}}$, kde ħ je redukovaná Planckova konštanta viac ako polovica Schwarzchildovho polomeru, pre ktorú neexistuje popis čiernej diery.

Niektoré teórie dnešnej fyziky ako je napríklad teória strún dáva možnosť jednoduchším modelom na vytvorenie mikroskopických čiernych dier vďaka dodatočným rozmerom. Vo vyšších priestorových rozmeroch sa gravitačná sila zvyšuje rýchlejšie s klesajúcou vzdialenosťou ako v troch rozmeroch. Pri špeciálnych konfiguráciách dodatočných rozmeroch môže tento efekt znížiť Planckove jednotky do rozsahu TeV.

Umelé mikroskopické čierne diery

Pri trojrozmernej gravitácii je minimálna energia mikroskopickej čiernej diery 10¹⁹ GeV, ktorá by mala byť stlačená do priestoru Planckových dĺžok. To je za hranicami možností dnešnej technológie. Odhaduje sa, na zrazenie dvoch častíc na Plankových dĺžkach, v súčasnosti dosiahnuteľnom magnetickom poli, by vyžadoval kruhový urýchľovač v priemere 1 000 svetelných rokov. Veľký hadrónový urýchľovač má dnes energiu 14 TeV pre protón-protónovú kolíziu a 1 150 TeV pre Pb-Pb kolíziu. Hawkingov výpočet a všeobecne kvantová mechanika predpovedajú, že mikroskopické čierne diery sa odparujú takmer okamžite. Virtuálne mikroskopické čierne diery navrhol v roku 1995 Stephen Hawking a Fabio Scardigli ako súčasť teórie veľkého zjednotenia, ktorá by mohla byť kandidátom na kvantovú gravitáciu.

Zdroj

Astronomický portál Hviezdny portál

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Micro black hole na anglickej Wikipédii.