質問: 加速器で陽子同士をぶつけるとブラックホールが出来ると聞いたのですが、なぜ出来るのでしょうか?
回答: ■実験の内容 LHC(大型ハドロン衝突型加速器)でブラックホールが出来た場合、陽子よりも小さなブラックホールとなり、「マイクロブラックホール」と言います。 LHCで陽子を光の速さに近い速度まで加速し、陽子同士をぶつけて、狭い範囲に高エネルギー状態を作り、マイクロブラックホールが出来るかどうかの実験です。 マイクロブラックホールは、質量が小さいので一瞬で蒸発してしまいますが、蒸発の瞬間に、様々な素粒子がエネルギーから誕生します。 これらの素粒子を手掛かりに、瞬間的にマイクロブラックホールが出来たかどうかを確認します。 ■なぜ、マイクロブラックホールになる可能性があるのか? 重力の発生源は質量であり、狭い範囲に質量を押し込める事が出来れば、ブラックホールができます。 普通のブラックホールは、恒星が寿命を迎えて、超新星爆発を起こした後に残った部分が、太陽の3倍以上の質量がないと、重力崩壊を起こしてブラックホールになる事が出来ません。 しかし、「超弦理論」という新しい物理学の仮説によると、この宇宙は3次元+時間(4次元)だけではなく、5次元~11次元という高次元(余剰次元とも言う)がミクロの範囲にまとまって存在している可能性があり、その範囲内であれば、重力は異常に強まる(距離の2乗に反比例ではなく、3乗に反比例になる)可能性があるとされています。 もし、その仮説が正しいならば、その狭い範囲に大きな質量を押し込む事が出来れば、マイクロブラックホールが出来る可能性があるとされています。 アインシュタインの相対性理論の式の中の、E=mc^2(エネルギーと質量は互いに変換可能である=エネルギーと質量は等しい)があります。 これに従うと、質量が小さい粒子でも大きなエネルギーがあれば、大きな質量として換算でき、かつ、それらを衝突させる事によって、重力が異常に強まるとされる(高次元の影響を受ける)、狭い範囲に押し込む事が出来れば、マイクロブラックホールが出来る可能性があるとされています。 ただし条件として、高次元(余剰次元)が存在するという超弦理論が間違っていると、マイクロブラックホールはできません。 本来の実験の目的は、この理論が正しいのか?の検証なのです。 この理論が正しいことが分かり完成すると、普通のブラックホールの内部の本体の構造や、宇宙の究極の始まりや、宇宙の全体像などが解明できる可能性があります。 ■実験の結果 10年以上実験をしても、今のところ成功していません。 諦めず、エネルギーが足らない可能性もあるので、2015年からはエネルギーを2倍にて実験を継続中です。(2023年まで行う) 今後に期待しましょう。