Los agujeros negros del LHC atacan de nuevo

A riesgo de que alguien empiece a considerar que tal vez debería ingresar en “blackhólicos anónimos” vuelvo a proponer un tema relacionado con agujeros negros.

En el arxiv blog de hoy mencionan un artículo http://arxiv.org/abs/0901.2948 en el que unos físicos: Roberto Casadio; Sergio Fabi and Benjamin Harms, revisan unos cálculos anteriores y con la nueva aproximación les sale que los agujeros negros podrían llegar a durar hasta 1 segundo, o quizás más dependiendo de según que supuestos. La entrada del blog de arxiv, con un montón (250 en la fecha en que escribo) de comentarios diversos, es esta: http://arxivblog.com/?p=1136.

Por supuesto la conclusión del artículo sigue siendo que los agujeros negros nunca llegarán a ser peligrosos (conclusión con la que no están de acuerdo algunos de los comentaristas en el blog de arxiv, lo cual no significa mucho pues algunos están sobradamente reconocidos como pertenecientes al pelotón de los, digamos “heterodoxos”, para no ser demasiado antipáticos). El artículo trata de agujeros negros en escenarios de Randall-Sundrum y similares. No lo he leído pero por lo que he ojeado comenta muchas de las cosas que he mencionado en las entradas anteriores sobre los-permítaseme bautizarlos así- agujeros negros de Crane-McAndrew. Por supuesto el análisis esta mucho mas trabajado, e incluye cosas que yo ni he tocado, pero me agrada ver una similitud con lo que he explicado, señal de que no iba tan desencaminado. Eso si, muy importante, un agujero negro de Crane-McAndrew tendría una masa de partida muy superior a la de los agujeros negros del LHC y entraría directamente en el régimen de acreción peligroso. Los del LHC, que se supone que surgen con masas del orden de la de un protón, pasan primero por una fase en la que tienen muy difícil incrementar su masa. Los cálculos mas habituales indican que-asumiendo que no se desintegra mediante radiación Hawkings, cosa harto compleja según lo que se cree entender de la gravedad cuántica- tardaría miles de millones de años en tener la masa con la que partiria un agujero negro de Crane-McAndrew.

Si bien es cierto que los argumentos en contra de la peligrosidad de los agujeros negros que pueda producir el LHC son sólidos tampoco es falso afirmar que en la divulgación al público se simplifican tanto los argumentos que lo que se dice, tal cuál se dice, simplemente es falso.

El mas común es decir de que los rayos cósmicos lleven tropecientos años golpeando la tierra con una energía superior a la del LHC y que no haya habido ningún percance es un argumento falaz. La causa es que esos agujeros negros se crearían a la velocidad del centro de masas entre el rayo cósmico y la partícula de la atmósfera con la que haya impactado. Eso nos da en el sistema de referencia de la tierra una velocidad cercana a la de la luz. Con es velocidad el b-h formado atravesaría la tierra y seguiría su curso por el sistema solar libremente. Los cálculos muestran que incluso el sol sería incapaz de detener un b-h formado de ese modo. Sólo una estrella de neutrones podría capturar un agujero negro formado por el impacto de un rayo cósmico contra su superficie. Con los agujeros negros formados por el LHC la situación es totalmente distinta pues una fracción significativa de los mismos se formaría a una velocidad que permitiría que la tierra los capturara. Pero como sabemos que agujeros negros análogos se formarían en estrellas de neutrones por la colision de rayos cosmicos, y estas son estable, tenemos un argumento de seguridad.

El artículo mas “oficial” sobre el tema de la seguridad de los agujeros negros en el CERN (del cuál he tomado el argumento anterior) es este: http://arxiv.org/abs/0806.3381 . Yo he leído entera la versión 1, y he visto que ya hay una segunda versión. No sé exactamente que diferencias habrá, pero las líneas generales -tal como las muestra el índice- siguen siendo las mismas.

Quizás la parte con la que cualquiera que no sea un astrofísico menos habituada estará es el aspecto de la acreción. En ese artículo, y en la mayoría, hablan de la acreción de Bondi. Tras leerme el artículo oficial sobre seguridad indagué un poco sobre modelos de acreción, pero tampoco profundicé demasiado en el, no precisamente fácil, tema (para un teórico hay cosas mas entretenidas que estudiar, y especialistas en el tema que saben lo que hacen). Una introducción a los discos de acreción en cuerpos estelares la tenéis en la wiki: http://en.wikipedia.org/wiki/Accretion_disc.

Hay una cosa realmente curiosa sobre los temas de acreción, que leí en un libro de divulgación sobre termodinámica aplicada a ecosistemas (la termodinámica de la vida). Ahí comenta que si se deja fluir el agua contenida en un recipiente por un agujero pequeño situado en el fondo, de manera natural puede tardar del orden de un día en vaciarse el recipiente. Sin embargo si se la imprime una pequeña rotación al líquido el recipiente se vacía en cuestión de minutos. En el libro no dan ningún modelo matemático que me sirva para comparar con los modelos de discos de acreción de agujeros negros. En realidad los modelos sofisticados desde luego contemplan que la masa que cae gira, lo que no estoy seguro es si el modelo usad en escenarios del LHC, de Bondi (http://en.wikipedia.org/wiki/Bondi_accretion), el mas sencillo posible, incorpora ese aspecto adecuadamente.

En fin, esta bien que se le den vueltecillas al tema este. Por ejemplo así se ahorran el ridículo del paper sobre seguridad del Tevatron, que descartaba en un párrafo la formación de agujeros negros usando argumentos válidos para 4 dimensiones. Eso cuando ya llevaban un par de añitos al menos circulando los modelos con dimensiones extra mesoscópicas de Arkani-Hammed et all (ADD) y de Randall – Sumdrum. pero yo particularmente no veo mayor indicio de peligro. Entre otras cosas porque medidas varias del posible tamaño de las dimensiones extra y refinamientos en las teorías de Randall-Sundrum y su implementación en escenarios de cuerdas apuntan a que es muy poco probable que se formen estos agujeros negros. Las mayores posibilidades de comprobar las dimensiones extra recaen en obtener indicios de modos de kaluza klein del gravitón.

P.S. El tipo de “escenarios heterodoxos” que se proponen son cosas como las del artículo: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0808/0808.1415v2.pdf.

Un resumen del escenario es: According to Plaga it is conceivable, that micro black holes, which might be created in the LHC, would be “quasi stable”: They could grow somewhat in a fraction of a second and stay stable afterwards for several years. “Stable“ under these conditions means, that surrounding matter would be absorbed and turned into energy, which would constantly radiate from the microscopic black hole, leaving its mass stable. This constant radiation emanating from the black hole could turn out to be more desastrous than the actual growth by the uptake of surrounding earth, the so called accretion.
Plaga illustrates his theory with one possible scenario: under certain conditions a black hole with a mass of 1kg could be created and stay stable for 3 * 1017 years (i.e. 300 000 000 000 000 000 years). Its radiation per second would equal 12 Mt (mega tons) of TNT ! That is the same amount of energy as if major hydrogen bombs would explode next to the CERN every other second! And there could be more than one black hole being created in the LHC, in fact the CERN could turn into a «factory of micro black holes». The resulting radiation could be greater than a million times the total seismic power of the planet Earth. Plaga predicts catastrophic consequences such as a magnitude of global warming like never before and worldwide earth quakes.

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