CMS не выявил квантовые черные дыры и уточнил границы физики на БАК
Исследователи, работающие в рамках эксперимента CMS на Большом адронном коллайдере (БАК), не обнаружили признаков микроскопических черных дыр, но установили более строгие ограничения для теорий, допускающих их существование. Анализ охватывал столкновения протонов, зарегистрированные в период с 2016 по 2018 год. Проверка проводилась для энергий до приблизительно 12 тераэлектронвольт. Об этом пишет Science XXI.
Квантовые черные дыры остаются гипотетическими объектами, которые могли бы объединить квантовую физику и общую теорию относительности. Если бы такая структура возникла в результате столкновения протонов, она распалась бы практически мгновенно. Продукты распада могли бы предоставить информацию о поведении гравитации на уровне элементарных частиц.
Поиск осложняется огромным количеством событий, создаваемых уже известными физическими процессами. Ученые оценивали суммарную энергию частиц и направление их движения: распад черной дыры должен был бы формировать почти сферическую картину с частицами, разлетающимися во все стороны. Дополнительным инструментом стала методика, разработанная с участием специалистов Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, основанная на расстояниях между событиями в фазовом пространстве — многомерной математической карте, учитывающей координаты, время, энергию и импульс.
Эти расстояния были объединены с методом SVM — машинным обучением на основе опорных векторов. Полученный показатель позволял выделять события, более похожие на предполагаемый сигнал, причем математические основания работы алгоритма оставались доступными для проверки, в отличие от непрозрачных «черных ящиков». По словам аспиранта лаборатории Джо Инканделы Даньи Чжан, сравнение показало преимущество расстояния в фазовом пространстве перед показателем сферичности.
Возможность возникновения таких объектов зависит от поведения гравитации на сверхмалых расстояниях. Некоторые теории предполагают наличие дополнительных пространственных измерений, из-за которых гравитация могла бы усиливаться быстрее при уменьшении расстояния. В таком случае энергия столкновения протонов теоретически может привести к образованию квантовой черной дыры, однако результаты CMS ограничивают число дополнительных измерений двумя в рамках проверенных моделей и параметров.
Эти ограничения не означают прекращения поисков новой физики: каждое исключенное значение сужает область возможных теорий. В той же работе ученые искали сфалероны — гипотетические неустойчивые конфигурации полей, которые могли бы быть связаны с преобладанием материи над антиматерией, но также не нашли их признаков. Результаты исследования были опубликованы 5 мая 2026 года в журнале Progress in High Energy Physics, сообщает SciTechDaily.
