Исследовательская работа: "Загадка космоса - черная дыра"

Исследовательская работа ЗАГАДКА КОСМОСА

-ЧЕРНАЯ ДЫРА

Подготовил учение 11 Д класса МОУ «Гимназия №14»

Калибатов Замир

Научный руководитель: Малкандуева Л.М.

Содержание работы 1. Введение. 2. Что из себя представляет черная дыра. 3. Как появляется черная дыра. Виды черных дыр. 4. Как можно использовать такие космические объекты как черные дыры.

«Из всех творений человеческого разума: от мифологических единорогов и драконов до водородной бомбы, пожалуй, наиболее фантастическое — это черная дыра.»

«Астрономы долгое время открывали объекты, для понимания которых не требовалось существенно новых физических идей. Это относится не только к планетам, звездам и галактикам, но и к таким экзотическим телам, как белые карлики и нейтронные звезды. А вот черная дыра — это нечто совершенно иное, это прорыв в неизвестное. Кто-то сказал, что ее внутренности — наилучшее место для размещения преисподней. Исследование дыр, особенно сингулярностей, просто вынуждает использовать такие нестандартные понятия и модели, которые до недавнего времени в физике практически не обсуждались — например, квантовую гравитацию и теорию струн. Здесь возникает множество проблем, которые для физики непривычны, даже болезненны, но, как сейчас понятно, абсолютно реальны. Поэтому изучение дыр постоянно требует принципиально новых теоретических подходов, в том числе и таких, которые находятся на грани наших знаний о физическом мире».

Астрофизические чёрные дыры. Считается, что это остатки массивных звёзд, которые коллапсировали под воздействием собственных сил тяготения. Когда на такую чёрную дыру падает вещество, она начинает работать как космическая гидростанция, высвобождая гравитационную потенциальную энергию – единственный мощный источник, который может отвечать за испускание интенсивных рентгеновских лучей и газовых струй – джетов, – наблюдаемых астрономами в таких системах, как показанный на рисунке двойной рентгеновский источник

Микроскопические чёрные дыры (мини-дыры). Их масса – не больше массы большого астероида. Эти дыры могли бы рождаться при коллапсе материи на ранних стадиях Большого Взрыва. Если пространство имеет дополнительные невидимые измерения, то такие чёрные дыры могут рождаться и в современной Вселенной при соударениях частиц большой энергии. Вместо того чтобы заглатывать материю, эти чёрные дыры должны порождать излучение и быстро испаряться (распадаться, коллапсировать, взрываться)

Космическое излучение – это частицы очень большой энергии, рождающиеся в разных небесных источниках и способные в результате соударений с ядрами атомов в земной атмосфере образовывать чёрные дыры. Такие дыры будут коллапсировать со взрывом, порождая ливни вторичных частиц, которые можно регистрировать на Земле

Ускорители частиц. Чёрные дыры могут рождаться при соударении двух частиц достаточной энергии в ускорителях типа БАК, а детекторы могут регистрировать последующий распад этих дыр

ОБЗОР: ФАБРИКИ ЧЕРНЫХ ДЫР

•  Черные дыры могут иметь разнообразные размеры и даже быть меньше субатомных частиц. Крошечные дыры должны разрушаться квантовыми эффектами, а самые мелкие - взрываться сразу после рождения.
•  Малые черные дыры могли остаться от ранних стадий Большого взрыва, поэтому астрономы пытаются обнаружить взрывы некоторых из них.
•  Теоретики предполагают, что малые черные дыры могут возникать при столкновениях в современной Вселенной и даже на Земле. Правда, для этого потребуется гигантская энергия. Но если пространство имеет дополнительные измерения, то энергетический порог будет намного ниже, и дыры могли бы рождаться в Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе и при столкновении космических лучей с атмосферой. Физики могли бы использовать дыры для исследования дополнительных измерений пространства.