deformace prostoročasu v Obecné Relativistické obrázek, gravitační hmotnosti je to, co… způsobuje gravitační sílu. Předpokládá se, ale ne experimentálně ověřené, že hmoty antihmoty se budou chovat stejně jako hmotné hmoty v gravitačním poli.
LIGO / T. Pyle
jedním z nejúžasnějších faktů o vědě je, jak univerzálně použitelné jsou zákony přírody., Každá částice se řídí stejnými pravidly, zažívá stejné síly a vidí stejné základní konstanty, bez ohledu na to, kde a kdy existují. Gravitačně, každou bytost ve Vesmíru zkušenosti, v závislosti na tom, jak se na to díváte, a to buď stejné gravitační zrychlení nebo stejné zakřivení prostoročasu, bez ohledu na to, jaké vlastnosti to má.
alespoň, to je to, co věci jsou jako v teorii. V praxi jsou některé věci notoricky obtížné měřit., Fotony a normální, stabilní částice jak na podzim, jak se očekávalo v gravitačním poli, se zemí způsobily nějaké masivní částice k urychlení směrem k jeho středu při 9.8 m/s2. Navzdory našemu nejlepšímu úsilí jsme však nikdy neměřili gravitační zrychlení antihmoty. Mělo by to zrychlit přesně stejným způsobem, ale dokud to nezměříme, nemůžeme to vědět. Jeden experiment se pokouší rozhodnout věc, jednou provždy. V závislosti na tom, co najde, to může být klíčem k vědecké a technologické revoluci.,
trajektorie atomů antihydrogenu z experimentu alfa. Můžeme je udržet stabilní až 20… minuty najednou a měření toho, jak se chovají v gravitačním poli, je dalším logickým krokem.
Chukman So / University of California, Berkeley
možná si to neuvědomujete, ale existují dva zcela odlišné způsoby myšlení o hmotnosti. Na jedné straně je hmotnost, která se zrychluje, když na ni použijete sílu: m v Newtonově slavné rovnici, F = ma., To je stejné jako m v Einsteinově E = mc2, který vám řekne, kolik energie potřebujete k vytvoření částice (nebo antičástice) a kolik energie získáte, když ji zničíte.
ale venku je další hmota: gravitační hmota. Toto je hmotnost, m, která se objevuje v rovnici pro hmotnost na zemském povrchu (W = mg) nebo v Newtonově gravitačním zákonu, F = GmM/r2., Pro normální záležitost, víme, že tyto dvě masy — setrvačná hmotnost a gravitační hmotnost — musí být rovno něco jako 1 část ze 100 miliard, díky experimentální omezení z nastavení navržen tak, více než 100 let před tím, Loránd Eötvös.
Newtonův zákon univerzální gravitace (L) a Coulombův zákon pro elektrostatika (R) téměř… identické formy. Pokud‘ m ‚ v gravitační síle získá záporné znaménko pro antihmotu, nadcházející experimenty by to měly odhalit.
Dennis Nilsson / RJB1 / e., Siegel
pro antihmotu jsme to však nikdy nedokázali měřit. Zažádali jsme non-gravitační síly na antihmotu a viděl to urychlit, a my jsme vytvořili a zničili antihmoty stejně; jsme si jistí, jak jeho setrvačná hmotnost se chová, a to je přesně stejný jako normální záležitost je setrvačná hmotnost. Jak F = ma, tak e = mc2 pracují pro antihmotu stejně jako pro normální hmotu.
ale pokud chceme vědět, jak se antihmota chová gravitačně, nemůžeme jen tak odejít z toho, co teoreticky očekáváme; musíme to měřit., Naštěstí je tu experiment, který běží nyní, který byl navržen tak, aby přesně to: ALPHA experiment v CERN.
ALFA spolupráci přišel nejbližší experimentu k měření chování neutrální… antihmota v gravitačním poli. S připravovaným detektorem alfa-g bychom konečně mohli znát odpověď.
Maximilien Brice / CERN
jedním z velkých kroků, které byly nedávno podniknuty, je vytvoření nejen částic antihmoty, ale neutrálních, stabilních vázaných stavů., Anti-protony a pozitrony (Anti-elektrony) mohou být vytvořeny, zpomaleny a nuceny vzájemně komunikovat, kde tvoří neutrální Anti-vodík. Pomocí kombinace elektrických a magnetických polí, můžeme omezit tyto anti-atomy a udržet je stabilní, daleko od věci, že by příčinou je zničit.
Jsme úspěšně držel je stabilní po dobu přibližně 20 minut v době, daleko přesahující mikrosekundu časové plány, které je nestabilní, základní částice přežít. Zasáhli jsme je fotony a zjistili, že mají stejné emisní a absorpční spektra jako atomy., Ve všech ohledech, na čem záleží, jsme zjistili, že vlastnosti antihmoty jsou přesně tak, jak jim předpovídá standardní fyzika.
detektor alfa-g, postavený v kanadském zařízení urychlovače částic TRIUMF, je první z jeho… druh určený k měření vlivu gravitace na antihmotu. Když je orientován svisle, měl by být schopen měřit, kterým směrem antihmota klesá a v jaké velikosti.
Stu Shepherd / TRIUMF
s výjimkou, samozřejmě, gravitačně., Nový detektor alfa-g, postavený v kanadském zařízení TRIUMF a dodaný do CERN začátkem tohoto roku, by měl zlepšit limity gravitačního zrychlení antihmoty až na kritický práh. Má antihmoty urychlit, v přítomnosti gravitačního pole na povrchu Země, na +9,8 m/s2 (dolů), na -9.8 m/s2 (až) na 0 m/s2 (ne gravitační zrychlení), nebo nějaké jiné hodnoty?
z teoretického i aplikačního hlediska by jakýkoli jiný výsledek než očekávaný +9,8 m/s2 byl naprosto revoluční.,
Pokud by existoval nějaký druh hmoty, která měla záporný gravitační náboj, byla by odpuzována… záležitost a energie, které jsme si vědomi.,
Muu-karhu z Wikimedia Commons
antihmoty protějšek každého hmota částic by měl mít:
- stejnou hmotnost,
- stejné zrychlení v gravitačním poli,
- opačný elektrický náboj,
- opačný spin,
- stejné magnetické vlastnosti,
- měla by svázat dohromady stejným způsobem do atomů, molekul a větších staveb,
- a měl by mít stejné spektrum pozitronová přechody v těch rozmanité konfigurace.,
některé z nich byly měřeny po dlouhou dobu: inerciální hmotnost antihmoty, elektrický náboj, spin a magnetické vlastnosti jsou dobře známy. Jeho vazebné a přechodné vlastnosti byly měřeny jinými detektory v experimentu ALPHA a vyrovnány s tím, co předpovídá částicová fyzika.
ale pokud se gravitační zrychlení vrátí negativní místo pozitivní, doslova by to obrátilo svět vzhůru nohama.
možnost umělé gravitace je dráždivá, ale je založena na existenci…, negativní gravitační hmotnost. Antihmota může být taková hmota, ale zatím nevíme, experimentálně.
Rolf Landua / CERN
v současné době neexistuje nic jako gravitační vodič. Na elektrickém vodiči žijí volné náboje na povrchu a mohou se pohybovat, přerozdělovat se v reakci na jakékoli jiné poplatky. Pokud máte elektrický náboj mimo elektrický vodič, vnitřek vodiče bude chráněn před tímto elektrickým zdrojem.
ale neexistuje způsob, jak se chránit před gravitační silou., Neexistuje žádný způsob, jak nastavit jednotné gravitační pole v oblasti prostoru, buď, jako můžete mezi paralelními deskami elektrického kondenzátoru. Důvod? Protože na rozdíl od elektrické síly, která je generována kladnými a zápornými náboji, existuje pouze jeden typ gravitačního „náboje“, a to je hmotnost a energie. Gravitační síla je vždy atraktivní,a to prostě není možné.
schematické schéma kondenzátoru, kde dvě paralelní vodivé desky mají stejné a opačné…, náboje, které mezi nimi vytvářejí jednotné elektrické pole. Tato konfigurace je pro gravitaci nemožná, pokud neexistuje nějaká forma negativní gravitační hmoty.
uživatel Wikimedia Commons Papa November
ale pokud máte negativní gravitační hmotnost, vše se změní. Pokud antihmota skutečně Anti-gravituje, padá nahoru místo dolů, pak gravitace vidí, jako by byla vyrobena z anti-hmoty nebo anti-energie. Podle fyzikálních zákonů, kterým v současné době rozumíme, množství jako anti-mass nebo anti-energy neexistují., Můžeme si je představit a mluvit o tom, jak by se chovali, ale očekáváme, že antihmota bude mít normální hmotnost a normální energii, pokud jde o gravitaci.
Pokud anti-hmota existuje, i když, pak zabil velký technologický pokrok, představit sci-fi spisovatelů po celé generace, by náhle fyzicky možné.
virtuální nástroj IronBird pro CAM (Centrifuge Accommodation Module) je jedním ze způsobů, jak vytvořit… umělá gravitace, ale vyžaduje hodně energie a umožňuje pouze velmi specifický typ síly hledající střed., Skutečná umělá gravitace by vyžadovala, aby se něco chovalo s negativní hmotností.
NASA Ames
můžeme vytvořit gravitační vodič a chránit se před gravitační silou.
můžeme nastavit gravitační kondenzátor ve vesmíru a vytvořit jednotné umělé gravitační pole.
Můžeme dokonce vytvořit warp pohon, protože bychom získat schopnost deformovat časoprostor přesně tak, že matematické řešení Obecné teorie Relativity, objevil Miguel Alcubierreho v roce 1994, vyžaduje.,
řešení Alcubierre pro obecnou relativitu, umožňující pohyb podobný osnovnímu pohonu. Řešení… vyžaduje negativní gravitační hmotnost, což by mohlo být přesně to, co antihmota může poskytnout.
uživatel Wikimedia Commons allenmcc
je to neuvěřitelná možnost, kterou považují prakticky všichni teoretičtí fyzici za velmi nepravděpodobnou., Ale bez ohledu na to, jak divoké nebo krotké, že vaše teorie jsou, musíš je konfrontovat s experimentálními daty; pouze prostřednictvím měření Vesmíru a dát to do testu lze někdy přesně určit, jak přírodní zákony fungují.
Dokud jsme měřit gravitační zrychlení antihmoty přesnosti nezbytné k určení, zda spadá nahoru nebo dolů, musíme mít sami možnost, že příroda nemusí chovat tak, jak očekáváme. Zásada rovnocennosti nemusí platit pro antihmotu; ve skutečnosti může být 100% anti-true., Ale pokud tomu tak je, odemkne se úplně nový svět možností. Mohli bychom změnit aktuálně známé limity toho, co mohou lidé ve vesmíru vytvořit. A odpověď se dozvíme během několika let prostřednictvím nejjednodušších ze všech experimentů: uvedení Anti-atomu do gravitačního pole a sledování, jakým způsobem padá.
