Sarebbe possibile creare un buco nero artificiale con un acceleratore di particelle? (Fabio M.)
Per creare un buco nero è necessario concentrare una massa sufficientemente elevata in una regione spaziale estremamente piccola. Queste condizioni si verificano in fenomeni astrofisici quali i collassi gravitazionali di stelle particolarmente massicce, stelle di neutroni che fagocitano materia da stelle vicine, fusioni di stelle di neutroni etc. Queste condizioni non possono realizzarsi in urti fra particelle elementari come ad esempio i protoni, utilizzando gli attuali acceleratori, che necessiterebbero di energie ben oltre la loro portata. La causa è legata all'estrema "debolezza" della forza di gravità rispetto alle altre interazioni fondamentali (elettromagnetismo e forze nucleari).
Tuttavia sarebbe possibile produrre buchi neri microscopici se la forza di gravità, su scale microscopiche, dovesse comportarsi in modo diverso da ciò che si suppone. In particolare esistono teorie che, per giustificare l'estrema "debolezza" della forza di gravità rispetto alle altre interazioni fondamentali, ipotizzano l'esistenza di extra-dimensioni spazio-temporali su scale microscopiche, nelle quali si "infilerebbe" una parte delle linee di campo del campo gravitazionale. In tal modo la debolezza della gravità rispetto alle altre interazioni fondamentali sarebbe solo apparente, e data dal fatto che gran parte delle linee del campo gravitazionale si perdono in queste extra-dimensioni microscopiche, che non vediamo nel mondo macroscopico. In queste teorie la forza di gravità che conosciamo sarebbe quindi il risultato di una parte soltanto dell'effettivo campo gravitazionale generato dalle masse.
Se questa descrizione fosse vera, sarebbe effettivamente possibile produrre ai moderni acceleratori dei buchi neri microscopici. Tali buchi neri svanirebbero istantaneamente producendo una grande quantità di particelle osservabili. Tuttavia tali fenomeni, sebbene già ampiamente cercati nei più potenti acceleratori, non sono mai stati osservati. Questo non significa che siano impossibili, ma che, se esistono, queste extra-dimensioni avrebbero caratteristiche più complesse di quelle finora indagate dagli esperimenti.
è importante chiarire un punto su cui in passato si è discusso molto: la presunta pericolosità di tali esperimenti. Si potrebbe infatti pensare che un eventuale buco nero submicroscopico prodotto in un acceleratore potrebbe fagocitare nel tempo l'intera Terra. Il motivo per cui siamo certi che una eventuale produzione di buchi neri submicroscopici non genererebbe alcun rischio non è, come alcuni a volte sostengono, legata al fatto che la teoria preveda un'immediata "evaporazione" di questi buchi neri. Si potrebbe giustamente arguire, infatti, che la teoria potrebbe essere sbagliata, perché in fin dei conti nessuno ha mai visto un buco nero evaporare! Il motivo che ci rende completamente tranquilli è invece che se questi fenomeni fossero possibili, nei miliardi di anni di esistenza della Terra dovrebbero già essersi verificati molte volte a causa dei raggi cosmici, particelle provenienti dallo spazio che ci bombardano incessantemente da sempre, alcuni delle quali di energia molto maggiore dell'energia raggiungibile con gli acceleratori che sappiamo costruire. Il fatto che siamo qui a parlarne è quindi la prova che, qualora questi eventi possano avvenire, certamente non costituirebbero alcun rischio.
Stefano Marcellini, fisico