ریزسیاه‌چاله‌های پایدار در واکنش‌های همجوشی هسته‌ای

یزدانی, عارف; توفیقی, علی; صادقی, جعفر

doi:10.47176/ijpr.22.4.31428

ریزسیاه‌چاله‌های پایدار در واکنش‌های همجوشی هسته‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

عارف یزدانی ¹

علی توفیقی ¹

جعفر صادقی ²

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر

² گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه مازندران، بابلسر

https://doi.org/10.47176/ijpr.22.4.31428

چکیده

در این مقاله ما می‌خواهیم با استفاده از روش‌های ترمودینامیک ریزسیاه‌چاله‌ها و به طور ویژه قوانین تابش هاوکینگ و تعمیم قانون دوم ترمودینامیک سیاه‌چاله‌ها و با استفاده از نظریۀ ابعاد اضافی، مطالعات و خروجی‌های آزمایش بزرگ اَبر برخورد دهندۀ هادرونی (LHC) را برای واکنش‌های همجوشی هستهای در مقیاس بسیار کم از لحاظ جرم و همچنین کوچک از لحاظ ابعاد فضا-زمان بررسی کنیم. هدف ما در این کار بررسی این موضوع است: آیا در واکنشهای همجوشی هسته‌ای با توجه به سطح انرژی ترا الکترون ولت و وجود ذرات مورد نیاز و مشابه آزمایش اَبر برخورد دهندۀ هادرونی، می‌توان یک شبیه‌سازی را طراحی کرد یا خیر؟ البته تأکید می‌شود که هدف تنها طرح موضوع شبیه‌سازی است و نه از نو برپا کردن این آزمایش همراه جزئیات آن. همچنین ابتکار عمل ما در تزریق انرژی به مرکز برخورد که به صورت کاملاً نظری طرح شده، پایداری ریزسیاه‌چالۀ تولیدی را تضمین خواهد کرد. در این مقاله در چارچوب نظریۀ ابعاد اضافی و با استفاده از تعمیم قانون دوم ترمودینامیک سیاه‌چاله‌ها، ما واکنش همجوشی دوتریوم-دوتریوم را انتخاب می‌کنیم. ابتدا با توجه به آزادسازی سطح مشخصی از انرژی، مقدار دقیقی از مواد هسته‌ای مورد استفاده را در نظر می‌گیریم. همچنین با در نظر گرفتن اتلاف انرژی و نکات مهم دیگر موجود در تولید یک ریزسیاه‌چاله، برای رسیدن به انرژی آرمانی آزمایش ابر برخورد دهندۀ هادرونی یعنی انرژی 100 ترا الکترون ولت، سامانه را برای این حالت تنظیم می کنیم. سپس با فرایندهای محاسباتی موجود با واحد قرار دادن تابع پتاسیل زمانی که از اختلال دادن روی آنتروپی کل به دست آمده است، پایداری ریزسیاه‌چاله حاصل خواهد شد. با این حالت بیان شده، به صورت نظری، پایداری ذرۀ تولید شده که فرض ما یک ریزسیاه‌چاله است تضمین خواهد شد. این محاسبات با آمارهای دقیق در ابعاد اضافی مختلف و با جزئیات، در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. راکتور همجوشی هسته‌ای یکی از به‌روزترین مسائل علمی بشر است و این طرح می‌تواند پنجرۀ جدیدی در نگاه به گسترۀ کاربردهای این راکتورها نیز باشد.

کلیدواژه‌ها

ریزسیاه‌چاله‌ها

واکنش‌های همجوشی هسته‌ای

تابش هاوکینگ

نظریۀ ابعاد اضافی

ترمودینامیک سیاه‌چاله‌ها

20.1001.1.16826957.1401.22.4.1.7

موضوعات

فیزیک ذرات

عنوان مقاله English

Stable micro black holes at fusion nuclear reactions

نویسندگان English

Aref Yazdani ¹

Ali Tofighi ¹

Jafar Sadeghi ²

¹ Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, P. O. Box 47416-95447, Babolsar, Iran

² Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, P. O. Box 47416-95447, Babolsar, Iran

چکیده English

We study a model for production of stable micro black holes based on investigation of the thermodynamics of micro black holes and the LHC test. That showed how this production can be obtained by a thermodynamic process of stability. The general second law of black hole thermodynamics plays an important role here and, through Hawking radiation and fusion reactions entropy formulas a valid total entropic is obtained. Therefore, we reach an energy of stability by quantum perturbation expansion over this total entropic formula that is illustrated in detail in this paper. Based on this study, the producing of stable particles (in terms of our investigation, micro-black holes) at the LHC might yielded an interesting result that it is worth a try, which could have different results.

کلیدواژه‌ها English

fusion nuclear reactions

LHC experiment

high energy physics

A J Baltz, et al., Phys. Rep. 458 (2008) 171.
1. G T Hooft, Nucl. Phys. B 35 (1971) 167.
2. G T Hooft and M J G Veltman, Nucl. Phys. B 44 (1972) 189.
3. J L Feng and A D Shapere, Phys. Rev. Lett. 88 (2001) 021303.
4. A D Martin, et al., Eur. Phys. J. C 63 (2009) 189.
5. H L Lai, et al., Phys. Rev. D 82 (2010) 074024.
6. T S Pettersson and P Lefevre, Tech. Rep. (1995)
7. B Kol, arXiv preprint hep-ph/0207037 (2002).
8. J Wess and J Bagger, “Supersymmetry and supergravity Univ” Princeton, USA (1992).
9. D Bailin and A Love,” Bristol, UK: IOP” Graduate student series in physics (1994).
10. S B Giddings and S D Thomas, Phys. Rev. D 65 (2002) 056010.
11. S Dimopoulos and G Landsberg, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 161602.
12. S Hossenfelder, et al., Phys. Rev. D 66, 10 (2002) 101502.
13. A Parker, Atl. Com. Phys. 1087 (2011).
14. T Banks and W Fischler, arXiv preprint hep-th/9906038 (1999).
15. L Evans and P Bryant, J. Instrum. 3, 08 (2008) S08001.
16. T Linnecar, et al., LHC Proj. Rep. (2008) 1172.
17. LEP design report. CERN, Geneva, J. Instrum. 3 (2008) 08002.
18. A Chamblin and G C Nayak, Phys. Rev. D 66 (2002) 091901.
19. P Kanti, “Black holes at the large Hadron collider” Physics of Black Holes, Berlin (2009).
20. S C Park, Prog. Part. Nucl. Phys. 67, 3 (2012) 617.
21. X Z Li, et al., Las. Part Beam 22, 4 (2004) 469.
22. K Benakli, Phys. Rev. D 60 (1999) 104002.
23. F Winterberg, “The Release of Thermonuclear Energy by Inertial Confinement: Ways Towards Ignition” World Scientific (2010).
24. E G Adelberger, et al., Rev. Mod. Phys. 70, 4 (1998) 1265.
25. W M Hooke, et al., Phys. Fluid. 8 (1965) 1146.
26. K Hagino and N Takigawa, Prog. Theo. Phys. 128 (2012) 1001.
27. A B Bendezu and W H Kniehl, Phys. Rev. D 59 (1998) 015009.
28. J N Bahcall and R M May, Ast. J. 155 (1969) 501.
29. S W Hawking, Comm. Math. Phys. 43 (1975) 199.
31.V P Frolov and D Stojkovic, Phys. Rev. D 67 (2003) 084004.
1. D Ida, K Y Oda, and S C Park, Phys. Rev. D 67 (2003) 064025.
2. A Yazdani, Adv. High Energy Phys. 9 (2014) 349659.
3. R Brandenberger, V Mukhanov, and T Prokopec, Phys. Rev. Lett. 69 (1992) 253606.
4. H Hora, Las. Part. Beam 22 (2004) 439.
5. K Nozari and S H Mehdipour, arXiv preprint gr-qc/0511110 (2005).
6. R d'Inverno, “Introducing Einstein's Relatvity” Oxford University Press, USA (1899).
7. K Nozari and S H Mehdipour, Class. Quantum Grav. 25 (2008) 175015.
8. K Nozari and A S Sefidgar, Physics Letters B, 2 (2006) 635.
9. K Nozari and A Yazdani, Chin. Phys. Lett 30 (2013) 4.