Buracos negros podem se tornar aceleradores de partículas

Buracos negros podem se tornar aceleradores de partículas

Buracos negros so motores poderosos de pura gravidade capazes de puxar objetos to intensamente que eles no conseguem escapar e so acelerados para velocidades incrveis. Alguns fsicos, como os que participaram de um estudo publicado no banco de dados da Cornell University (EUA), esto sugerindo aproveitar a atrao gravitacional desses corpos celestes para criar aceleradores de partculas.

O truque seria configurar cuidadosamente o curso das partculas para que elas no se percam no buraco negro. Esse novo insight pode nos ajudar a identificar os buracos negros dos fluxos de partculas que se desprendem deles.

Digamos que uma partcula comece a cair em um buraco negro. medida que se aproxima, comea a acelerar como se fosse uma bola rolando colina abaixo.

Claro que a velocidade seria bem maior, mas se a partcula cair estar perdida para sempre e sem esperana de escapar.

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Uma partcula estaria perdida para sempre se casse em um Buraco Negro. Imagem: Reproduo / Nasa

Mas essa uma suposio sobre apenas uma partcula solitria. Quando duas ou mais esto envolvidas, as coisas podem ficar ainda mais interessantes.

Indo ao extremo

Se duas partculas se aproximam de um buraco negro, cada uma recebe um grande aumento de energia. Nossos atuais aceleradores de partculas aceleram partculas pesadas a mais de 99% da velocidade da luz, mas d muito trabalho, como no caso do maior destruidor de tomos do mundo, o Grande Colisor de Hdrons (um anel de canais supercondutores de quase 17 milhas, ou 27 quilmetros de comprimento). Os buracos negros criam esse tipo de acelerao insana simplesmente por existirem.

medida que as duas partculas se aproximam do horizonte de eventos (ou Ponto de No-retorno), suas velocidades aumentam. Se por acaso tiverem a combinao certa de velocidade e direo de chegada, podem ricochetear uma no outra, enviando uma delas para a runa, enquanto a outra partcula contorna a borda do horizonte de eventos antes de voar para a segurana.

Esses eventos so raros, mas pesquisas anteriores descobriram que as partculas so capazes de colidir com energias arbitrariamente altas. Tudo depende de quo perto elas podem chegar do horizonte de eventos e da velocidade da luz no momento da coliso.

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Os buracos negros criam um tipo de acelerao insana apenas por existirem.
Imagem: Reproduo / Nasa

Este acelerador de partculas giratrio funcionaria ainda melhor para buracos negros em rotao. Devido ao seu giro extremo, esses tipos de corpos celestes podem girar no espao-tempo ao redor do horizonte de eventos, permitindo que mais partculas alcancem a vizinhana do ponto de no-retorno antes de voar para o infinito.

Porm, h um problema nesta histria. Devido natureza complexa da matemtica envolvida, este cenrio do buraco negro como um canho de partculas s foi explorado no caso do que conhecido como buracos negros “extremos”. Teoricamente, esse objeto celeste tem a menor massa possvel e pode girar a uma determinada velocidade. Na vida real, os cientistas pensam que quase todos so muito mais massivos do que estritamente precisam ser.

Isso tornaria os buracos negros “no extremos”, o que significa que, at agora, os fsicos no tinham certeza se poderiam atuar como colisores de partculas ou no.

Fazendo tudo funcionar

De acordo com a pesquisa mencionada anteriormente, buracos negros mais realistas (massivos, rotativos e eletricamente carregados) podem acelerar as partculas de forma til.

No entanto, no uma arma de partculas genrica e, para obter a alta velocidade necessria, as partculas de entrada devem estar j aceleradas, o que pode negar a teoria.

Mas os pesquisadores descobriram que vrias colises de baixa velocidade podem ocorrer perto do horizonte de eventos, levando produo de alta energia desejada.

Infelizmente, uma vez que as colises precisam ocorrer perto do ponto de no-retorno para alcanar tais energias insanas, quando as partculas escapam do buraco negro tm que lutar contra toda aquela gravidade quase avassaladora, desacelerando antes que alcancem a verdadeira liberdade no espao interestelar.

Por outro lado, os pesquisadores encontraram uma soluo para esse problema, mostrando que as colises de alta energia podem ocorrer em torno de buracos negros em rotao sem chegar muito perto dos horizontes de eventos – o que significa que as partculas podem ser aceleradas.

Fonte: Live Science

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