Pergunta: Com a entrada em funcionamento do acelerador de partículas LHC é real a preocupação de que planeta possa sofrer consequências calamitosas? Partindo do princípio que é possível produzir artificialmente um buraco negro será possível, uma vez criado, anular os seus efeitos?

Resposta: Para que se forme um buraco negro é necessário concentrar uma grande quantidade de massa/energia no interior de uma região muito pequena chamada Raio de Schwarzschild. No LHC serão provocadas colisões entre pares de protões cada qual com energia de 7 TeV (cerca de 7000 vezes a energia do protão em repouso). Esta energia não é, no entanto, suficiente para produzir um buraco negro. Seria necessária aumentar a energia do protão não em 7000 vezes mas sim em qualquer coisa como 1 000 000 000 000 000 vezes.

A situação muda se existirem dimensões espaciais adicionais, para além das três dimensões espaciais usais. Embora não se tenha qualquer evidência observacional da existência de tais dimensões extra o facto é que muitas teorias (e.g. gravidade quântica) apontam para a possibilidade da sua existência. Aliás, um dos objectivos do LHC é o de investigar mais sobre esta hipótese. Assim, se existirem seis dimensões espaciais extra (isto é, se existirem não três mas sim nove dimensões espaciais), então podem mesmo ser fabricados no LHC buracos negros na razão de 1 por segundo!

Esses buracos negros assim produzidos são incrivelmente minúsculos (têm massa e dimensão Planckianas):

massa = 0.00001 g

raio = 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 01 m (10^-35 m)

Existem dois mecanismos principais associados a buracos negros:

i) aumento da massa e tamanho por acréscimo de matéria da vizinhança
ii) evaporação via Radiação de Hawking (ver pergunta2.htm)

No caso de buracos negros pequenos prevalece o processo de evaporação. Um buraco negro com a massa indicada anteriormente evapora num tempo da ordem do tempo de Planck:

t  = 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 1 s (10^-43 s)

Embora nunca se tenha observado directamente a radiação de Hawking, pois nunca foi detectado um buraco negro minúsculo, temos fortes razões para acreditar no mecanismo pois o mesmo baseia-se em Leis Físicas bem estabelecidas.

Admitindo, por outro lado, que se formava um buraco negro estável (sem evaporação) então ele poderia alojar-se no centro da Terra e começar a sugar a matéria circundante. Prova-se, no entanto, que esse processo não teria quaisquer efeitos nefastos para o planeta durante a sua vida útil (neste sentido seria mais razoável estarmos preocupados com a passagem do Sol a Gigante Vermelha que se dará daqui por cerca de 5000 milhões de anos).

No LHC apenas estamos a fazer de forma controlada algo que o universo faz há milhares de milhões de anos! De facto desde o início da sua formação que a Terra é bombardeada por raios cósmicos. Muitos dessas colisões envolvem energias muito para além das que estamos a utilizar no LHC. Estima-se que a Terra já foi atingida por cerca de 10 000 000 000 000 000 000 000 (10^22) desses raios cósmicos altamente energéticos desde a sua formação. Neste sentido estima-se que, em  todo o universo,  já foram executados cerca de 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (10^31) LHC's naturais.

Se existirem as tais dimensões espaciais extra então o universo deve estar repleto de mini-buracos negros!

Então todos os cenários (benéficos ou nefastos) que se possam prever como resultantes das experiências no LHC já aconteceram vezes sem conta!

Acontece que a Terra continua a existir! O Sol, que por ser maior já foi bombardeado muitas mais vezes, também continua a existir! O mesmo se pode dizer de qualquer objecto celeste.

Conclusão: não há qualquer razão para alarme!

Para uma introdução sobre buracos negros, aceleradores de partículas e  LHC em particular: Buracos Negros Artificiais

Para uma informação mais detalhada sobre questões de segurança do LHC: Review of the Safety of LHC Collisions

Question: With the beginning of operations at the LHC particle accelerator is it true that our planet can suffer dire consequences? If we take into consideration that it is possible to create an artificial black hole, is it possible, once it has been created to cancel out its effects?

Answer: For a black hole to form, it is necessary to concentrate a large amount of mass or energy inside a very small region called the "Schwarzschild Radius". At the LHC, collisions will be caused between pairs of protons, each with an energy of 7 TeV (about 7000 times the energy of a proton at rest). This energy is not, however, enough to produce a black hole. It would be necessary to increase the energy of the proton not by 7000 times but by something like 1 000 000 000 000 000 times.

The situation changes if there are additional spatial dimensions, beyond the usual three that we know. Although there is no observational evidence of the existence of such extra dimensions, the fact is that many theories (e.g. quantum gravity, string theory) point to the possibility of their existence. Indeed, one of the goals of the LHC is to investigate this hypothesis further. Thus, if there are six extra spatial dimensions (that is, if there are not three but nine spatial dimensions), then black holes can indeed be manufactured at the LHC at the rate of 1 per second!

The black holes produced this way are incredibly tiny (they have Planck scale mass and dimension):

Mass = 0.00001 g

Radius = 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 01 m (10^-35 m)

There are two main mechanisms associated to black holes:

i) Increasing its mass and size by adding matter from its neighborhood;
ii) Evaporation through Hawking Radiation (see question 2)

In the case of small black holes, the evaporation mechanism prevails. A black hole with the previously stated mass would evaporate in a Planck scale amount of time:

t  = 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 1 s (10^-43 s)

Although Hawking radiation has never been directly observed, as a tiny black hole has never been detected, we have strong reason to believe in the mechanism as it is based on well-established Physical Laws.

Assuming, on the other hand, that if a stable (non-evaporating) black hole formed then it could lodge itself in the center of the Earth and begin sucking in the surrounding matter. It is proved, however, that this process would not have any harmful effects for the planet during its useful life (in this sense, it would be more reasonable to be concerned with the passage of the Sun to a Red Giant that will take place in about 5 billion years).

At the LHC, we are just doing in a controlled way something that the universe has been doing for billions of years! In fact, since the beginning of its formation, the Earth has been bombarded by cosmic rays. Many of these collisions involve energies far beyond what we're using at the LHC. It is estimated that Earth has been hit by about 10 000 000 000 000 000 000 000 (10^22) of these highly energetic cosmic rays since its formation. In this sense, it is estimated that, throughout the universe, around 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (10^31) natural LHCs have already been executed. [nota: acho que o apóstrofe em LHC's não está bem usado]

If there are such extra spatial dimensions, then the universe must be full of mini black holes!

So all the scenarios (beneficial or harmful) that can be predicted as a result of the experiments at the LHC have already happened over and over again!

It turns out that the Earth continues to exist! The Sun, which for being bigger has been bombed many more times, also continues to exist! The same can be said of any celestial object.

Conclusion: there is no reason for alarm!

For an introduction on black holes, particle accelerators and the LHC in particular, check out: Buracos Negros Artificiais

For more detailed information on LHC security, please check out this article: Review of the Safety of LHC Collisions

Respondido por: Laurindo Sobrinho (16-09-2008).

Translated by: João Ferreira (16-01-2023).