اصطياد الثقوب السوداء المجهرية سريع
في الفترة من 2016 إلى 2018، اصطدمت البروتونات في مصادم الهادرونات الكبير في سيرن بطاقة 13 تيرا إلكترون فولت — كما لو تم تسريع حبتي بازلاء إلى سرعات يجعل اصطدامهما يولد سربًا كاملًا من الجسيمات الجديدة. وفي هذا السرب، بحث الفيزيائيون عن أكثر الضيوف غرابة: ثقوب سوداء مجهرية، وعقد من الأوتار، وسفاليرونات كهروضعيفة. لم يظهر أي منها، لكن البحث نفسه كان الأكثر دقة في التاريخ.
ولكي لا يفوتوا أي إشارة، طبق الباحثون نهجين جديدين. تعتمد الطريقة الأولى على شكل توزيع مجموع العزوم العرضية لجميع الجسيمات في الحدث — ويظل هذا التوزيع ثابتًا بغض النظر عن الجسيمات التي تولدت. أما الطريقة الثانية فتصنف الأحداث وفقًا لتقارب خصائصها، مثلما تُصنف الصور حسب التشابه، مما يسمح بتمييز التصادمات غير العادية. وقد أتاح ذلك تحديد أن الثقوب السوداء الأخف من 8.4–11.4 تيرا إلكترون فولت (أثقل بحوالي 9000 مرة من البروتون) غير موجودة باحتمال 95%. كما أن نسبة تفاعلات الكوارك-كوارك فوق عتبة السفاليرون الكهروضعيف لا تتجاوز 0.0034.
هذه النتيجة ليست مخيبة للآمال، بل تحدد حدود الممكن. كل جسم لم يُعثر عليه هو لبنة في الجدار الفاصل بين قوانين الفيزياء المثبتة والفرضيات الجريئة. المصادم، مثل منخل عملاق، يغربل الواقع، وما لا يمر عبر ثقوبه يبقى فقط في خيال المنظرين.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.10732
A search for microscopic black holes, string balls, and electroweak sphalerons using proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV recorded with the CMS detector at the CERN LHC during the 2016$$-$$2018 data taking, and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$$^{-1}$$, is presented. Two search strategies based on control samples in data are used. Model-independent limits on the cross section of physics phenomena with multiple energetic jets, leptons, and photons are set using a method that relies on the shape invariance of the scalar sum of the transverse momenta of all objects in the event. Model-dependent limits on black hole and sphaleron production are set using a newly introduced method that has been developed for the identification of collider events with distinct kinematic features by separating them into classes based on phase space proximity. In the context of models with large extra dimensions, semiclassical black holes and string balls with masses below 8.4$$-$$11.4 TeV and 9.0$$-$$10.7 TeV, respectively, are excluded at 95% confidence level, significantly extending the reach beyond previous searches. Results of a dedicated search for electroweak sphalerons are used to derive an upper limit of 0.0034 at 95% confidence level on the fraction of quark-quark interactions above the nominal sphaleron transition energy threshold of 9 TeV.
الثقب الأسود المجهري، لو وُلد في المصادم، لتبخر في أجزاء من الثانية بسبب إشعاع هوكينج — قبل أن يتمكن من ابتلاع ذرة واحدة من كاشف.
في مسلسل «ستارغيت SG-1»، استُخدمت الثقوب السوداء المجهرية كأسلحة قادرة على تدمير كوكب بأكمله — والفيزيائيون في LHC يتحققون مما إذا كانت مثل هذه الأجسام ممكنة من حيث المبدأ.