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タイムマシンの原理その8

 2036年からやってきたジョン・タイターが乗ってきたタイムマシンは、カーのブラックホールを利用しているらしい。その原理について少しずつ解説していく。今回は、ミニブラックホールについて解説する。

ミニブラックホールによるタイムマシン
 前回までの説明で、カーのブラックホールが超極限状態になると、特異点がむき出しの状態になり、タイムトラベルが可能であることを示した。では、その超極限のカー物体が、この宇宙に存在するのだろうか。観測結果によると、各銀河の中心には、巨大なブラックホールが存在するらしいことが分かってきた。しかし、タイムトラベルするために、そのブラックホールの近くまで行くのは大変な仕事である。
 ミニブラックホールを人工的に作ることができれば、身近なところでタイムマシンを実現することができる。超ひも理論によると、2007年に完成予定のヨーロッパ原子核研究所(CERN)の大型加速器LHCを使えば、ミニブラックホールを作ることができると予想されている。
 ジョン・タイターは、「タイムトラベルの基礎がためは、CERN(ヨーロッパ原子核共同研究機関)で始まり、2034年にタイムマシン1号機が製造される」と言っている。2034年には、大型加速器を使わなくてもミニブラックホールを作れるようになっているのかもしれない。

ミニブラックホールの作り方
 ブラックホールを作るのに必ずしも大量の質量は必要ない。CERNの大型加速器LHCは、陽子を光速近くまで加速して正面衝突させることにより、10の-24乗kgに相当する質量を10の-19乗mという狭い領域に集中させることができる。
 従来の重力理論では、10の-24乗kgの質量を10の-51乗mまで圧縮しないとブラックホールにはならなかった。しかし、超ひも理論のブレーンワールド仮説が正しいとすると、物質が接近すると急激に重力が強くなるため、10の-18乗m程度でブラックホールが形成される。これは、大型加速器LHCで十分到達できるレベルである。大型加速器LHCでは、1秒に1個の割合でミニブラックホールを作ることができるという。

ブラックホールの蒸発
 ブラックホールは、なんでもかんでも飲み込んでしまう、とても恐ろしいものと考えられていた。しかし、スティーブン・ホーキング博士によると、ブラックホールは蒸発するという。
 量子力学ではエネルギーと時間は不確定性関係にあり、時空の微小な領域で粒子と反粒子の対生成・対消滅が絶えず起こっているとされる。ブラックホールの地平面の近傍でこのような粒子対が生成すると、それらが対消滅する前に、片方の粒子がブラックホールの地平面内に落ち込み、もう一方の反粒子が遠方へ逃げ去ることがある。この粒子の放出はブラックホールの地平面上で確率的に起こるため、ブラックホールが、ある温度の熱放射で光っているように見える。これをホーキング輻射と呼ぶ。このホーキング輻射によってブラックホールの質量が減少し、最後には蒸発してしまう。大型加速器LHCで作られるようなミニブラックホールであれば、一瞬のうちに蒸発してしまうと考えられる。

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