​Wat als er zwarte gaten onstaan in de LHC?

De Large Hadron Collider heeft zijn langverwachte comeback gemaakt en daarbij meteen het record verbroken van botsingsenergie tussen protonen: 13 biljoen elektronvolt. Eind dit jaar verwacht men dit record weer te gaan verbreken, als men de energie opkrikt naar 14 biljoen elektronvolt. Dit is voor menig wetenschapsnerd natuurlijk supercool, maar er zijn ook mensen die zich juist zorgen maken: ze vrezen dat er door de gigantische energieën in de versneller zwarte gaten kunnen worden gecreëerd die uiteindelijk de hele Aarde opslokken.

Deze bewering wordt door wetenschappers weggewuifd als onrealistisch en niet onderbouwd. Tóch worden diezelfde wetenschappers bijzonder enthousiast van de mogelijkheid op het eventuele ontstaan van zwarte gaten in de LHC. Hoe zit dat?

Kort door de bocht: ja, er zou eventueel een zwart gat kunnen ontstaan in de LHC. En nee: dat zou nooit voor gevaar van wat voor soort dan kunnen zorgen. Mocht er namelijk al een zwart gat voortkomen uit een botsing, zal dit zo ontzettend klein zijn dat-ie meteen verdampt door zogeheten Hawkingstraling. Want ook al kan er niks en niemand binnen de waarnemingshorizon van een zwart gat ontsnappen door de immense zwaartekracht, tóch zendt een zwart gat straling uit. Dat werkt als volgt:

In een vacuüm, een ruimte zonder wat voor massa dan ook en zonder druk, kunnen uit het niets deeltjes en corresponderende antideeltjes ontstaan, die vlak na hun geboorte weer bij elkaar komen en elkaar annihileren. Dit noemen we kwantumfluctuaties.

Het ene deeltje heeft een positieve energie en de ander een negatieve. De totale energie van het gehele gebeuren is en blijft dus altijd nul. Vlakbij de waarnemingshorizon van een zwart gat gebeurt dit ook, alleen kan het nu zomaar gebeuren dat het negatieve deeltje achter de waarnemingshorizon verdwijnt (waardoor het zwarte gat minder energie krijgt) en het positieve deeltje daarop geen partner meer heeft om zichzelf mee op te heffen, en dus wordt uitgezonden. De energie van dit deeltje is precies gelijk aan de energie die het zwarte gat verliest. Voor een waarnemer verderop lijkt het net alsof het zwarte gat massa wegslingert van binnenuit, maar dit is dus niet het geval.

De tijd die een zwart gat erover doet om in zijn geheel te verdampen, wordt voorspeld door de volgende formule:

Waarin M0 de massa van het zwarte gat in kwestie is. Maak je een zwart gat dus 10 keer zo zwaar, zal het 10³ = 1000 keer langer erover doen om te verdampen. Voor een beetje stabiel zwart gat duurt het langer dan de huidige leeftijd van het heelal, eer hij is verdampt door Hawking-straling. Micro-zwarte gaten met een veel kleinere massa zullen echter in een mum van tijd (een kwestie van 10⁻³⁰ seconden) verdwijnen ten gevolge van deze straling. Dat is veel sneller dan dat ze massa uit zijn omgeving kunnen opzuigen om te groeien en uiteindelijk stabiel te worden. Dit is wat er gebeurt in de LHC, aangezien de zwarte gaten die hypothetisch zouden ontstaan maximaal de massa van twee protonen kunnen hebben, als er dus überhaupt al zwarte gaten zullen ontstaan.

Daarnaast, als zo'n micro-zwart gat al een poosje intact zou blijven, zou het waarschijnlijk zo de kosmos in worden geslingerd. Het gaatje heeft bij ontstaan namelijk een gigantische snelheid en is zo klein dat het zich makkelijk een weg kan banen door alle atomen heen (99 procent van alles is lege ruimte zonder deze te beïnvloeden. Maar hier heeft het zwarte gat dus (gelukkig) helemaal niet de tijd voor.

Mocht deze wetenschappelijke onderbouwing je niet gerust hebben gesteld, weet dan dit: dagelijks vinden er miljoenen botsingen plaats in onze atmosfeer met een veel grotere energie dan de LHC op kan wekken, door kosmische straling. Dus als er echt een reëel zwartegatengevaar was, dan zouden we sowieso allang allemaal zijn samengedrukt tot een speldenpuntje. Maak je dus vooral geen zorgen.