la déformation de l’espace-temps, dans l’image relativiste générale, par les masses gravitationnelles est ce… provoque la force gravitationnelle. Il est supposé, mais non vérifié expérimentalement, que les masses d’antimatière se comporteront de la même manière que les masses de matière dans un champ gravitationnel.
LIGO/T. Pyle
L’un des faits les plus étonnants de la science est à quel point les lois de la nature sont universellement applicables., Chaque particule obéit aux mêmes règles, subit les mêmes forces et voit les mêmes constantes fondamentales, peu importe où et quand elles existent. Gravitationnellement, chaque entité de l’univers subit, selon la façon dont vous le regardez, la même accélération gravitationnelle ou la même courbure de l’espace-temps, quelles que soient ses propriétés.
au moins, c’est ce que les choses sont en théorie. En pratique, certaines choses sont notoirement difficiles à mesurer., Les Photons et les particules normales et stables tombent comme prévu dans un champ gravitationnel, la Terre provoquant une accélération de toute particule massive vers son centre à 9,8 m/s2. Malgré tous nos efforts, nous n’avons jamais mesuré l’accélération gravitationnelle de l’antimatière. Il devrait accélérer exactement de la même manière, mais jusqu’à ce que nous mesurons, nous ne pouvons pas savoir. Une expérience tente de trancher la question, une fois pour toutes. Selon ce qu’il trouve, il pourrait être la clé d’une révolution scientifique et technologique.,
les Trajectoires des atomes d’antihydrogène à partir de l’expérience ALPHA. Nous pouvons les maintenir stables jusqu’à 20… minutes à la fois maintenant, et mesurer comment ils se comportent dans un champ gravitationnel est la prochaine étape logique.
Chukman So/University of California, Berkeley
Vous ne le réalisez peut-être pas, mais il y a deux façons complètement différentes de penser à la masse. D’un côté, il y a la masse qui accélère quand on lui applique une force: le m dans la fameuse équation de Newton, F = ma., C’est la même chose que le m dans E = mc2 D’Einstein, qui vous indique la quantité d’énergie dont vous avez besoin pour créer une particule (ou une antiparticule) et la quantité d’énergie que vous obtenez lorsque vous l’annihilez.
Mais il y a une autre masse là-bas: la masse gravitationnelle. C’est la masse, m, qui apparaît dans l’équation du poids à la surface de la Terre (W = mg), ou dans la loi gravitationnelle de Newton, F = GmM/r2., Pour la matière normale, nous savons que ces deux masses-masse inertielle et masse gravitationnelle — doivent être égales à quelque chose comme 1 partie Sur 100 milliards, grâce aux contraintes expérimentales d’une configuration conçue il y a plus de 100 ans par Loránd Eötvös.
la loi de Newton de la gravitation universelle (L) et la loi de Coulomb pour l’électrostatique (R) sont presque… les formes identiques. Si le » m » de la force gravitationnelle obtient un signe négatif pour l’antimatière, les expériences à venir devraient le révéler.
Dennis Nilsson / RJB1 / F., Siegel
Pour l’antimatière, cependant, nous n’avons jamais été en mesure de mesurer cela. Nous avons appliqué des forces non gravitationnelles à l’antimatière et l’avons vue accélérer, et nous avons également créé et annihilé l’antimatière; nous sommes certains du comportement de sa masse inertielle, et c’est exactement la même chose que la masse inertielle de la matière normale. F = ma et E = mc2 fonctionnent de la même manière pour l’antimatière que pour la matière normale.
Mais si nous voulons savoir comment l’antimatière se comporte gravitationnellement, nous ne pouvons pas simplement sortir de ce que nous attendons théoriquement; nous devons le mesurer., Heureusement, il y a une expérience qui est en cours et qui a été conçue pour faire exactement cela: L’expérience ALPHA au CERN.
La collaboration ALPHA est venu le plus proche de toute expérience de mesurer le comportement de neutre… antimatière dans un champ gravitationnel. Avec le prochain détecteur ALPHA-g, nous pourrions enfin connaître la réponse.
Maximilien Brice/CERN
l’un des grands progrès réalisés récemment est la création non seulement de particules d’antimatière, mais d’états liés neutres et stables de celle-ci., Les Anti-protons et les positrons (anti-électrons) peuvent être créés, ralentis et forcés d’interagir les uns avec les autres, où ils forment un anti-hydrogène neutre. En utilisant une combinaison de champs électriques et magnétiques, nous pouvons confiner ces anti-atomes et les maintenir stables, loin de la matière qui les annihilerait.
Nous avons réussi à les maintenir stables pendant environ 20 minutes à la fois, dépassant de loin les échelles de temps de la microseconde auxquelles survivent les particules fondamentales instables. Nous les avons frappés avec des photons, découvrant qu’ils ont les mêmes spectres d’émission et d’absorption que les atomes., De toutes les manières qui comptent, nous avons déterminé que les propriétés de l’antimatière sont exactement comme la physique standard les prédit.
Le détecteur ALPHA-g, construit à L’accélérateur de particules Canadien TRIUMF, est le premier de ses détecteurs… genre conçu pour mesurer l’effet de la gravité sur l’antimatière. Lorsqu’il est orienté verticalement, il devrait être capable de mesurer dans quelle direction l’antimatière tombe et à quelle magnitude.
Stu Berger/TRIUMF
Sauf, bien sûr, la pesanteur., Le nouveau détecteur ALPHA-g, construit dans les installations canadiennes de TRIUMF et expédié au CERN plus tôt cette année, devrait permettre d’améliorer les limites de l’accélération gravitationnelle de l’antimatière jusqu’au seuil critique. L’antimatière accélère-t-elle, en présence du champ gravitationnel à la surface de la Terre, à +9,8 m/s2 (vers le bas), à -9,8 m/s2 (vers le haut), à 0 m/s2 (aucune accélération gravitationnelle du tout), ou une autre valeur?
tant du point de vue théorique que du point de vue des applications, tout autre résultat que les +9,8 m/s2 attendus serait absolument révolutionnaire.,
S’il y avait un type de matière qui avait une charge gravitationnelle négative, elle serait repoussée par… la matière et l’énergie que nous en sommes conscients.,
Muu-karhu de Wikimedia Commons
la contrepartie antimatière de chaque particule de matière devrait avoir:
- la même masse,
- la même accélération dans un champ gravitationnel,
- la charge électrique opposée,
- Le spin opposé,
- les mêmes propriétés magnétiques,
- devraient se lier ensemble de la même des structures plus grandes,
- et devraient avoir le même spectre de transitions de positrons dans ces configurations variées.,
certaines d’entre elles sont mesurées depuis longtemps: la masse inertielle de l’antimatière, sa charge électrique, son spin et ses propriétés magnétiques sont bien connues. Ses propriétés de liaison et de transition ont été mesurées par d’autres détecteurs lors de L’expérience ALPHA, et correspondent à ce que prédit la physique des particules.
Mais si l’accélération gravitationnelle revient négative au lieu de positive, cela bouleverserait littéralement le monde.
La possibilité d’avoir la gravité artificielle est alléchant, mais il est fondé sur l’existence…, de masse gravitationnelle négative. L’antimatière est peut-être cette masse, mais nous ne le savons pas encore, expérimentalement.
Rolf Landua/CERN
Actuellement, il n’existe pas de conducteur gravitationnel. Sur un conducteur électrique, les charges libres vivent à la surface et peuvent se déplacer, se redistribuant en réponse à toutes les autres charges. Si vous avez une charge électrique à l’extérieur d’un conducteur électrique, l’intérieur du conducteur sera protégé de cette source électrique.
Mais il n’y a aucun moyen de vous protéger de la force gravitationnelle., Il n’y a aucun moyen de mettre en place un champ gravitationnel uniforme dans une région de l’espace, comme vous pouvez le faire entre les plaques parallèles d’un condensateur électrique. La raison? Parce que contrairement à la force électrique, qui est générée par des charges positives et négatives, il n’y a qu’un seul type de « charge » gravitationnelle, et c’est la masse et l’énergie. La force gravitationnelle est toujours attrayante, et il n’y a tout simplement aucun moyen de contourner cela.
schéma D’un condensateur, où deux plaques conductrices parallèles ont égale et opposée…, charges, créant un champ électrique uniforme entre eux. Cette configuration est impossible pour la gravité, à moins qu’il y ait une forme de masse gravitationnelle négative.
Wikimedia Commons User Papa November
Mais si vous avez une masse gravitationnelle négative, tout cela change. Si l’antimatière est réellement anti-gravite, tombant vers le haut au lieu de vers le bas, alors la gravité la voit comme si elle était faite d’anti-masse ou d’anti-énergie. Selon les lois de la physique que nous comprenons actuellement, les quantités comme l’anti-masse ou l’anti-énergie n’existent pas., Nous pouvons les imaginer et parler de leur comportement, mais nous nous attendons à ce que l’antimatière ait une masse et une énergie normales en matière de gravité.
Si l’anti-masse existe, alors une flopée de grandes avancées technologiques, imaginées par des écrivains de science-fiction depuis des générations, deviendraient soudainement physiquement possibles.
L’outil virtuel IronBird pour le CAM (module D’Hébergement de centrifugeuse) est un moyen de créer… la gravité artificielle, mais nécessite beaucoup d’énergie et ne permet qu’un type de force très spécifique et centré., La véritable gravité artificielle nécessiterait quelque chose pour se comporter avec une masse négative.
NASA Ames
Nous pouvons construire un conducteur gravitationnel et nous protéger de la force gravitationnelle.
nous pouvons installer un condensateur gravitationnel dans l’espace, créant un champ de gravité artificiel uniforme.
Nous pourrions même créer warp drive, car nous aurions la capacité de déformer l’espace-temps exactement comme le requiert une solution mathématique à la relativité générale, découverte par Miguel Alcubierre en 1994.,
Le Alcubierre solution à la Relativité Générale, l’activation de mouvement similaire à la distorsion. Cette solution… nécessite une masse gravitationnelle négative, ce qui pourrait être exactement ce que l’antimatière pourrait fournir.
utilisateur de Wikimedia Commons AllenMcC
c’est une possibilité incroyable, considérée comme extrêmement improbable par pratiquement tous les physiciens théoriciens., Mais peu importe à quel point vos théories sont sauvages ou apprivoisées, vous devez absolument les confronter à des données expérimentales; ce n’est qu’en mesurant l’Univers et en le mettant à l’épreuve que vous pourrez déterminer avec précision le fonctionnement des lois de la nature.
Jusqu’à ce que nous mesurions l’accélération gravitationnelle de l’antimatière avec la précision nécessaire pour déterminer si elle tombe vers le haut ou vers le bas, nous devons nous garder ouverts à la possibilité que la nature ne se comporte pas comme nous l’attendons. Le principe d’équivalence ne peut pas être vrai pour l’antimatière; il peut, en fait, être 100% anti-vrai., Mais si c’est le cas, un tout nouveau monde de possibilités sera débloqué. Nous pourrions changer les limites actuellement connues de ce que les humains peuvent créer dans l’univers. Et nous apprendrons la réponse dans quelques années à travers la plus simple de toutes les expériences: mettre un anti-atome dans un champ gravitationnel, et regarder de quelle façon il tombe.
