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ヒッグス粒子の観測実験のときブラックホールができる可能性があったのはなぜです...

sou********さん

2016/11/1701:13:47

ヒッグス粒子の観測実験のときブラックホールができる可能性があったのはなぜですか?

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cat********さん

2016/11/1907:19:15

先ず、ブラックホールの生成から説明します。 ブラックホールは大きさの無い点(特異点)ではありません。この宇宙の最大の密度はプランク距離立方(プランク体積)にプランク質量があるプランク密度です。
ですから、ブラックホールと言えどもプランク密度より高密度になることはありません。

では、ブラックホールの密度と大きさを考察します。
恒星は自己重力が強いのですが、核融合反応による爆発力により、双方の力が釣り合い一定の大きさを保っています。

しかし、核融合反応が終わると自己重力のみとなります。質量が太陽の約30倍以上ある星の場合、自己重力により核が収縮(重力崩壊)を続けます。つまり、自分自身の中に落下し続けます。この様にして、非常に小さいけれども巨大質量を持つブラックホールが出来上がります。

太陽の質量は、(1.9891×10^30)㎏ですから、太陽の30倍の恒星の質量は(5.9673×10^31)㎏です。この様に、ブラックホールは無限大の質量を持つ訳ではありません。

では、どこまで重力崩壊を続けるのでしょうか。太陽の30倍の質量が全てブラックホールになった場合を想定して、そのブラックホールの大きさと密度を求めて見ます。

超ひも理論では、物質を構成する基本粒子は、1本の超ひもの振動として表現されます。
1本の超ひもの長さはプランク長Lp(1.616229×10^-35)mです。その上を振動が光速c(2.99792458×10^8)m/sで伝わります。1本の超ひもの端から端まで振動が伝わる速さがプランク時間Tp(5.39116×10^-44)sです。従って、
①c=Lp/Tp=(1.616229×10^-35)m÷(5.39116×10^-44)s=(2.99792458×10^8)m/s
です。

また、1本の超ひもの振動数が多くなるほど質量が増えエネルギーが増します。そして、最短時間であるプランク時間に1回振動する超ひもが最も重く最もエネルギーが多くなります。この時の振動回数は、(1/Tp)回/秒です。
そして、
1本の超ひものエネルギー=換算プランク定数hバー(1.054364×10^-34)Js×1秒間の振動数
です。従って、
最大振動数の1本の超ひものエネルギーE=hバー/Tp=(1.956150×10^9)J
です。これをプランクエネルギーEpと言います。「E=mc^2」なので、
最も重い1つの粒子の質量=プランクエネルギーEp÷c2=( 2.17647×10^-8) Kg
です。これをプランク質量Mpと言います。

最も重い粒子が接し合い、ぎゅうぎゅう詰めになった状態が最も高い密度です。1辺がプランク距離の立方体(プランク体積)の中にプランク質量Mpがあるので、
最も高い密度=プランク質量Mp÷プランク体積=( 2.17647×10^-8) Kg÷(1.616229×10^-35m)3=(5.157468×10^96)㎏/m3
です。これをプランク密度と言います。


太陽の30倍の質量の物質も、プランク密度まで小さくなります。ですから
ブラックホールの体積=太陽の30倍の質量÷プランク密度=(5.9673×10^31)㎏÷(5.157468×10^96)㎏/m3=(3.856737×10^-67)立米
です。この体積の球体の半径rを求めて見ましょう。球の体積V=(4/3)πr3なので、
ブラックホールの半径r=[3]√{V×(3/4)π}= r=[3]√{(3.856737×10^-67)立米×(3/4)π}=(4.515548×10^-23)m
です。

この様に太陽の30倍の質量を持つ恒星がブラックホールになった場合、その重さは(5.9673×10^31)㎏で、その大きさは半径(4.515548×10^-23)mの球体です。

質問者さん、この様に物質の重力が強くなると、物質がその強力な重力により自分の中に落下し続けプランク密度に達します。これがブラックホールです。
加速器により高速で物質同士を衝突させると、重力による落下の代わりに高速運動による衝突で、物質同士がプランク密度まで圧縮されブラックホールになることが稀にあります。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/burakkuhorunosikumi.html

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kon********さん

2016/11/2009:32:00

大型ハドロン衝突型加速器による実験のことですね。
マイクロブラックホールが出来るというのは、あくまでも数学上の計算結果だそうです。
衝突させる陽子に、ある範囲の速度や角速度を想定し、更に、余剰次元理論の仮説を適用して計算していくとその数式の中に、事象の地平を示す式が出てくる、つまりブラックホールが予言されるということです。

それは単に数式上の遊びなのか? それとも本当に物理現象であるのか?

僕は虚数も数式上の遊びと考えてしまう人なので、そんなハズは無いよーと思います。
ブラックホールは巨大な質量を持っています。もし、それが原子核程度の大きさの物でも900億トンの質量がなければブラックホール特性を示しません。
陽子が数万個が化けたぐらいでブラックホールとは、ちゃんちゃら可笑しいです。

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