Физики не обнаружили признаков микроскопических «квантовых» черных дыр в данных Большого адронного коллайдера — но сам этот отрицательный результат заметно сужает круг теорий, где такая экзотика еще могла бы скрываться. Результаты работы коллаборации CMS представлены в журнале Progress in High Energy Physics (PHEP).
Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре проанализировали данные детектора CMS, собранные в 2016–2018 годах. Гипотетические квантовые черные дыры — крошечные объекты, которые, по некоторым теориям с дополнительными измерениями пространства, могли бы рождаться при столкновениях частиц сверхвысоких энергий и почти мгновенно распадаться.
Никаких таких событий в данных не нашлось. Это позволило исключить существование квантовых черных дыр вплоть до энергий около 12 тераэлектронвольт и ограничить теории с дополнительными измерениями: в проверенном диапазоне их оказывается не больше двух. Поиск охватил масштабы вплоть до 10⁻²⁰ метра — в миллиарды раз меньше атома.
Чтобы отделить возможный сигнал от обычных столкновений, физики использовали сразу несколько подходов, включая новую методику машинного обучения. Отрицательный результат в физике элементарных частиц — не пустота: он говорит, где новую физику искать уже бесполезно, и подсказывает, куда направить будущие эксперименты. Отметим, что работа опубликована в новом малоизвестном журнале, поэтому окончательную оценку ей еще предстоит дать научному сообществу.
Квантовые черные дыры — предсказание некоторых теорий, пытающихся объединить гравитацию с квантовым миром и допускающих существование скрытых измерений пространства. Их обнаружение стало бы сенсацией, поэтому коллайдер методично проверяет все более высокие энергии. Пока же природа раз за разом оказывается устроена проще, чем самые смелые гипотезы, — и отрицательный результат помогает отсекать тупиковые направления поиска.
Ранее один шар на бильярдном столе оказался способным выполнить любое вычисление.