Vinny Mello: A segurança do LHC

O Large Hadron Collider (LHC) pode conseguir uma energia que nenhum aceleradores outra partícula atingiram antes, mas Nature rotineiramente produz energias superiores em colisões raios cósmicos.Preocupações sobre a segurança de tudo pode ser criado em colisões de partículas de alta energia, tais foram abordados por muitos anos. À luz de novos dados experimentais e compreensão teórica, o LHC Safety Assessment Group (LSAG) atualizou a revisão da análise feita em 2003 pelo Grupo de Estudos de Segurança LHC, um grupo de cientistas independentes.

LSAG reafirma e amplia as conclusões do relatório de 2003 que as colisões do LHC não apresentam nenhum perigo e que não há motivos para preocupação. Seja qual for o LHC vai fazer, a natureza já fez inúmeras vezes durante a vida da Terra e outros corpos celestes. O relatório LSAG foi revisto e aprovado pelo Comité Científico do CERN Comitê de Política, um grupo de cientistas externos que aconselha corpo diretivo do CERN, o seu Conselho.

O quadro abaixo resume os principais argumentos apresentados norelatório LSAG . Quem estiver interessado em mais detalhes é incentivado a consultá-lo diretamente, e os trabalhos técnicos científicos a que se refere.

Os raios cósmicos

O LHC, como aceleradores de partículas outras, recria os fenômenos naturais dos raios cósmicos em condições controladas de laboratório, permitindo-lhes a ser estudado em detalhes. Os raios cósmicos são partículas produzidas no espaço exterior, alguns dos quais são acelerados a energias muito maiores do que o LHC. A energia ea taxa em que atingem a atmosfera da Terra foram medidos em experiências para cerca de 70 anos. Ao longo dos últimos bilhões de anos, a Natureza já gerou na Terra, como muitas colisões como cerca de um milhão de experimentos do LHC - eo planeta ainda existe. Astrônomos observam um enorme número de grandes corpos celestes em todo o Universo, que também são atingidos por raios cósmicos. O Universo como um todo, realiza mais de 10 milhões de milhões de experimentos do LHC, como por segundo. A possibilidade de quaisquer conseqüências perigosas contradiz o que os astrônomos vêm - estrelas e galáxias ainda existem.

microscópicos buracos negros

Natureza formas buracos negros quando certas estrelas, muito maior do que o nosso Sol, o colapso sobre si mesmos no final das suas vidas.Eles se concentram uma grande quantidade de matéria num espaço muito pequeno. Especulações sobre buracos negros microscópicos no LHC referem-se a partículas produzidas nas colisões de pares de prótons, cada um dos quais tem uma energia comparável à de um mosquito em voo. buracos negros Astronómico são muito mais pesados do que qualquer coisa que poderia ser produzida no LHC.

De acordo com as propriedades bem estabelecidas da gravidade, descrita pela teoria da relatividade de Einstein, é impossível que buracos negros microscópicos a ser produzidos no LHC. Há, no entanto, algumas teorias especulativas que prevêem a produção de tais partículas no LHC. Todas essas teorias prevêem que essas partículas se desintegram imediatamente. Os buracos negros, portanto, não teria tempo para começar a acreção de matéria e de causar efeitos macroscópicos.

Embora a teoria prevê que buracos negros microscópicos decadência rapidamente, mesmo hipotético estáveis buracos negros podem ser mostrados para ser inofensivo, estudando as consequências da sua produção pelos raios cósmicos. Embora as colisões no LHC diferem das colisões de raios cósmicos com os corpos celestes como a Terra, em que novas partículas produzidas em colisões no LHC tendem a se mover mais lentamente do que as produzidas pelos raios cósmicos, ainda se pode demonstrar a sua segurança. As razões específicas para isso dependerá se os buracos negros são eletricamente carregados, ou neutro. Muitos buracos negros estáveis seria de esperar para ser carregadas eletricamente, uma vez que elas são criadas por partículas carregadas. Neste caso, eles interagem com a matéria ordinária e ser interrompido ao atravessar a Terra ou Sol, quer tenham sido produzidas por raios cósmicos ou o LHC. O fato de que a Terra eo Sol ainda estão aqui descarta a possibilidade de que os raios cósmicos ou o LHC possa produzir perigosa cobrada buracos negros microscópicos. Se estáveis buracos negros microscópicos não tinha carga elétrica, suas interações com a Terra seria muito fraco. Aqueles produzidos por raios cósmicos que passam inofensivamente pela Terra no espaço, enquanto os produzidos pelo LHC poderia permanecer na Terra. No entanto, não são muito maiores e mais densos corpos celestes que a Terra no Universo. Os buracos negros produzidos em colisões de raios cósmicos com organismos como estrelas de nêutrons e anãs brancas seriam levados para descansar. A persistência de tais corpos densos, assim como a Terra, exclui a possibilidade de o LHC produzir quaisquer buracos negros perigosos.

Strangelets

Strangelet é o termo dado a uma massa microscópica hipotético de "matéria estranha" que contém os números quase iguais de partículas chamado de cima, para baixo e quarks estranhos. De acordo com o trabalho mais teórico, strangelets deve mudar para a matéria comum dentro de um bilionésimo de um segundo. Mas poderia strangelets coalescer com a matéria comum e mudá-lo para matéria estranha?Esta questão foi levantada pela primeira vez antes do início da Relativistic Heavy Ion Collider, RHIC, em 2000, nos Estados Unidos.Um estudo realizado na época mostrou que não havia motivo para preocupação, e RHIC já executado por oito anos, em busca de strangelets sem detectar qualquer. Às vezes, o LHC será executado com feixes de núcleos pesados, como RHIC faz. O's LHC vigas terá mais energia que RHIC, mas este torna ainda menos provável que strangelets poderia formulário. É difícil para importa estranho grudem na altas temperaturas produzido por colliders tais, sim como gelo não formulário no água quente. Além disso, os quarks será mais diluído no LHC do que no RHIC, tornando mais difícil se montar a matéria estranha. Strangelet produção no LHC é, portanto, menos provável do que no RHIC, ea experiência tem já validados os argumentos que strangelets não podem ser produzidos.

Aspirador de bolhas

Houve especulações de que o Universo não está na sua configuração mais estável, e que as perturbações causadas pelo LHC poderia inclinar-lo em um estado mais estável, chamada de bolha de vácuo, em que não poderia existir. Se o LHC poderia fazer isso, então que poderia colisões de raios cósmicos. Uma vez que as bolhas de vácuo não tenham sido produzidos em qualquer parte do Universo visível, não será feita pelo LHC.

monopolos magnéticos

monopolos Magnetic são partículas hipotética com única carga magnética, quer um pólo norte ou um pólo sul. Alguns teorias especulativas sugerem que, se eles existem, monopolos magnéticos poderia causar prótons para decadência. Estas teorias também dizer que tais monopolos seria pesado demais para ser produzido no LHC. No entanto, se os monopolos magnéticos eram leves o suficiente para aparecer no LHC, os raios cósmicos impressionante a atmosfera da Terra já estaria fazendo, e para a Terra seria muito eficaz parar e prendê-los. A própria existência da Terra e outros corpos celestes, assim, impossível perigosas protões comer monopolos magnéticos leve o suficiente para ser produzido no LHC.

Outros aspectos de segurança do LHC:

A preocupação foi recentemente expressa que uma "reação de fusão do fugitivo" pode ser criado no despejo feixe de carbono LHC. A segurança do LHC feixe de despejo já havia sido revisto pela entidade reguladora, as autoridades competentes dos Estados de acolhimento CERN, França e Suíça. As preocupações específicas expressas mais recentemente tem sido abordada de uma nota técnica por Assmann et al. Como eles apontam, as reacções de fusão só pode ser mantido em material comprimido por alguma pressão externa, como o previsto pela gravidade dentro de uma estrela, uma explosão de fissão em um dispositivo termonuclear, um campo magnético em um tokamak, ou continuar a laser isotrópicos ou feixes de partículas no caso de fusão inercial. No caso do despejo de feixes do LHC, é atingida uma vez, o feixe proveniente de uma única direção. Não há nenhuma pressão de compensação, de modo que o material de despejo não é compactado, e não de fusão é possível.

A preocupação foi expressa de que uma "reação de fusão do fugitivo" pode ser criado em um tanque de nitrogênio no interior do túnel do LHC. Não existem tanques de nitrogênio tal. Além disso, os argumentos no número anterior provar que não a fusão seria possível, mesmo que houvesse.

Finalmente, a preocupação também tem sido expressa de que o feixe do LHC poderia desencadear alguma forma um «Bose-Nova" no hélio líquido usado para refrigerar os ímãs do LHC. Um estudo por Fairbairn e McElrath mostrou claramente não há possibilidade de o feixe do LHC desencadeando uma reação de fusão em hélio.

Lembramos que "Bose-Novae" são conhecidos por estar relacionada com as reações químicas que liberam uma quantidade infinitesimal de energia para os padrões nucleares. Lembramos ainda que o hélio é um dos elementos mais estáveis, e que o hélio líquido tem sido utilizada em muitos aceleradores de partículas anterior sem contratempos. Os fatos que o hélio é quimicamente inerte e não tem spin nuclear implica que não "Bose-Nova 'pode ser acionado no hélio superfluido utilizados no LHC.

Comentários sobre o papers por Giddings e Mangano e por LSAG

Os trabalhos de Giddings e Mangano e LSAG demonstrando a segurança do LHC foram estudados, analisados e aprovados pelos principais especialistas do CERN Estados-Membros, Japão, Rússia e os Estados Unidos, trabalhando em astrofísica, cosmologia, relatividade geral, matemática, partículas física e análise de risco, inclusive vários laureados Nobel em Física. Todos concordam que o LHC é seguro.

O papel de Giddings e Mangano tem sido revisados por especialistas anônimos em astrofísica e física de partículas e publicado na revista científica Physical Review D. profissional da American Physical Society optou por destacar este como um dos trabalhos mais importantes foram publicados recentemente, encomenda de um comentário do Prof Peskin do Stanford Linear Accelerator Laboratory, no qual ele subscreve as suas conclusões. O Comitê Executivo da Divisão de Partículas e Campos da American Physical Society emitiu uma declaração favorável ao relatório LSAG.

O relatório LSAG foi publicado pelo Instituto Britânico de Física de sua publicação Journal of Physics G. As conclusões do relatório LSAG foram aprovados em um comunicado de imprensa que anunciou esta publicação.

As conclusões do LSAG também foram aprovadas pela Partículas e Física Nuclear Seção (KET), da Sociedade Alemã Física. Uma tradução para o alemão do relatório LSAG completo pode ser encontrado no site KET, bem como aqui . (A tradução para francês do relatório LSAG completo, também é disponível .)

Assim, a conclusão de que colisões no LHC são completamente seguros foi endossado pelo respeitado três sociedades de profissionais de físicos que têm revisto, o que se classificam entre as sociedades mais altamente respeitados profissionais do mundo.

especialistas de renome mundial em astrofísica, cosmologia, relatividade geral, matemática, física de partículas e análise de risco, incluindo vários ganhadores do Prêmio Nobel em Física, também manifestou a clara opiniões individuais que colisões no LHC não são perigosas:

"Para pensar que as colisões de partículas LHC em altas energias pode levar à perigosa buracos negros é lixo. Tais boatos foram espalhados por pessoas não qualificadas busca de sensação ou de publicidade. "
Acadêmico Vitaly Ginzburg, ganhador do Prêmio Nobel de Física, Instituto Lebedev, Moscou e Academia Russa de Ciências

"O funcionamento do LHC é seguro, não só no sentido antigo da palavra, mas no sentido mais geral, que os nossos cientistas mais qualificados têm cuidadosamente considerados e analisados os riscos envolvidos na operação do LHC. [As preocupações] são meramente hipotético e especulativo, e contrariada por muitas provas e análise científica. "
Sheldon Glashow Prof, Prémio Nobel da Física, da Universidade de Boston,
Professor Frank Wilczek, Prêmio Nobel em Física, Massachusetts Institute of Technology,
Prof Richard Wilson, Professor Mallinckrodt de Física da Universidade de Harvard

"O mundo não chegará ao fim quando o LHC for ligado. O LHC é absolutamente segura. ... Colisões liberando mais energia ocorrem milhões de vezes por dia na atmosfera da Terra e nada terrível acontece. "
Professor Steven Hawking, professor Lucasiano de Matemática, da Universidade de Cambridge

"A natureza já fez essa experiência. ... Os raios cósmicos que atingem a Lua com mais energia e não produziu um buraco negro que engoliu a lua. O universo não sair por aí estourando fora enormes buracos negros. "
Prof Edward Kolb, astrofísico da Universidade de Chicago

"Eu certamente não se preocupa com tudo sobre a alegada possibilidade de LHC produzir buracos negros microscópicos capazes de devorar a Terra. Não há base científica alguma para tais especulações."
Professor Sir Roger Penrose, professor Rouse Ball antiga da Matemática, da Universidade de Oxford

"Não existe risco [de colisões no LHC, e] o relatório LSAG é excelente. "
Prof Martin Rees Senhor, Astrônomo Real do Reino Unido e presidente da Royal Society de Londres

"Aqueles que têm dúvidas sobre a segurança do LHC deve ler LSAG relatório onde todos os riscos possíveis foram consideradas. Podemos ter certeza de que colisões de partículas no LHC não pode levar à conseqüências catastróficas. "
Academician Rubakov VA, Instituto de Investigação Nuclear, Moscou e Academia Russa de Ciências

"Apoiamos inteiramente as conclusões do relatório LSAG: não há base para preocupações sobre as conseqüências de novas partículas ou formas de matéria que possam ser produzidos no LHC. "
Aleksan R. et al., Os 20 membros externos do Comitê de Política Científica CERN, incluindo t Hooft Prof Gerard ', ganhador do Prêmio Nobel em Física.

A esmagadora maioria dos físicos concordam que buracos negros microscópicos não seria estável, como previsto por princípios básicos da mecânica quântica. Conforme discutido no relatório LSAG , se buracos negros microscópicos podem ser produzidas pelas colisões de quarks e / ou glúons no interior dos prótons, eles também devem ser capazes de cárie volte em quarks e / ou glúons. Além disso, a mecânica quântica prevê especificamente que deviam decadência via radiação de Hawking.

No entanto, poucos trabalhos têm sugerido que buracos negros microscópicos podem ser estável. O papel de Giddings e Mangano eorelatório LSAG analisados muito conservadora no caso hipotético de estável buracos negros microscópicos e concluiu que, mesmo neste caso, não haveria nenhum perigo concebível. Outra análise com conclusões semelhantes foram documentados pelo Dr. Koch, Prof Bleicher e Stoecker Professor da Universidade de Frankfurt e GSI, em Darmstadt, que concluem:

"Discutimos a evolução logicamente possíveis caminhos buraco negro. Em seguida, discutimos todos os resultados individuais dos caminhos e mostrou que nenhum dos caminhos fisicamente sensíveis pode levar a um desastre buraco negro no LHC".

Professor Roessler (que tem um diploma de médico e antigamente era um teórico do caos em Tuebingen) também levantou dúvidas sobre a existência da radiação Hawking. Suas idéias foram refutadas pelos Profs. Nicolai (Diretor do Instituto Max Planck de Física Gravitacional - Albert-Einstein-Institut - em Potsdam) e Giulini, cujo relatório (veraqui a tradução para Inglês, e aqui para instruções adicionais) apontam para a sua incapacidade de compreender a relatividade geral ea métrica de Schwarzschild, e sua dependência de uma teoria alternativa da gravidade que foi refutado em 1915. Sua sentença:

"O argumento [Roessler] não é válido, o argumento não é auto-consistente."

O papel do Prof Roessler também foi criticado pelo Prof Bruhn da Universidade Técnica de Darmstadt, que conclui que:

"Má interpretação Roessler é do [torna] métrica de Schwarzschild suas considerações mais ... nula. Estes são os trabalhos que poderão ser tomadas em conta quando os problemas dos buracos negros são discutidas."

Um cenário hipotético para possivelmente perigoso metaestável buracos negros foi recentemente proposto pelo Dr. Plaga. As conclusões deste trabalho tem se mostrado inconsistente em umsegundo artigo por Giddings e Mangano, onde é também afirmou que a segurança dessa classe de metaestável cenários buraco negro já está estabelecido pelo seu trabalho original .