In de LHC-data van 2012, toen de versneller zijn hoogste energie tot nu toe had, zijn geen tekenen gevonden van minuscule zwarte gaten.
Voor sommige paniekzaaiers is het ongetwijfeld een enorme opluchting, maar voor veel fysici zal het vooral een teleurstelling zijn: in de deeltjesversneller LHC zijn geen sporen gevonden van microscopisch kleine zwarte gaten. Dat meldt het team achter het experiment CMS (zie foto), een van de vier detectors die rond de LHC-tunnel staan opgesteld om botsingen tussen deeltjes te bestuderen.
Zwakke zwaartekracht
Waarom zou je überhaupt zwarte gaatjes verwachten in de LHC? Dat hangt samen met een heet hangijzer in de natuurkunde dat het hiërarchieprobleem wordt genoemd. Kort door de bocht is dat probleem samen te vatten met de vraag ‘waarom is de zwaartekracht zoveel zwakker dan andere krachten?’ (Binnen de deeltjesfysica wordt deze kwestie echter vooral in verband gebracht met de massa van het afgelopen zomer ontdekte higgsdeeltje: waarom is die zo klein als hij is?)
Om dat probleem op te lossen, is een aantal theorieën voorgesteld. Bijvoorbeeld: stel dat er extra dimensies zijn die alleen toegankelijk zijn voor de zwaartekracht? Hierin zou dan een deel van de zwaartekracht ‘weglekken’, wat de ogenschijnlijke zwakte van deze kracht kan verklaren. Een andere optie is dat er zogenoemde ‘ondeeltjes’ bestaan, een idee dat in 2007 werd geopperd en dat sindsdien in een reeks wetenschappelijke artikelen verder is uitgewerkt.
Allemaal erg exotische natuurkunde, met één gemeenschappelijke eigenschap: als een van deze theorieën klopt, zouden er microscopische zwarte gaatjes kunnen ontstaan wanneer er in de LHC protonen op elkaar botsen met hoge snelheid. Het experiment CMS heeft nu de in 2012 verzamelde data doorgespit, op zoek naar tekenen van dit soort gaatjes. Helaas voor de bedenkers van bovenstaande theorieën: die zijn dus niet gevonden.
Verdampende gaatjes
Dat wil overigens niet zeggen dat deze microscopische zwarte gaten zeker weten niet kunnen ontstaan. Maar als dat toch het geval is, dan moeten ze in elk geval meer wegen dan een paar duizend gigaelektronvolt. (Ter vergelijking: een neutron weegt ongeveer één gigaelektronvolt, het in 2012 ontdekte higgsdeeltje 125 gigaelektronvolt.) Waren ze lichter geweest, dan had CMS ze in de LHC-data van afgelopen jaar moeten terugvinden. En dat legt allerlei beperkingen op aan de genoemde theorieën.
Mochten er nu straks wél zwarte gaten ontstaan in de LHC, als die vanaf 2015 met een nog hogere energie gaat draaien, dan is er overigens weinig reden tot paniek. We hebben het hier niet over de alles opslurpende draaikolken die mensen voor zich zien als ze de kreet ‘zwart gat’ horen, maar over minuscule gaatjes. Sowieso zouden die naar verwachting in een oogwenk verdampen zonder enige schade aan te richten. En zelfs als ze stabiel zouden zijn, is er niets aan de hand. Behalve dan dat ze eindelijk eens wat spannende, nieuwe natuurkunde aan het licht zouden brengen…
Beeld: CERN