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反重力は本当ですか? 科学は見つけようとしています

一般相対論的な絵では、重力質量による時空の歪みは何ですか。.. 重力を引き起こす。 反物質質量は重力場中の物質質量と同じように振る舞うと仮定されていますが、実験的には検証されていません。

LIGO/T.Pyle

科学についての最も驚くべき事実の一つは、自然の法則がどれほど普遍的に適用されるかです。, すべての粒子は同じ規則に従い、同じ力を経験し、同じ基本的な定数を見ています。 重力学的には、宇宙のすべての実体は、あなたがそれをどのように見ているかに応じて、それがどのような性質を持っていても、同じ重力加速度または

少なくとも、それは理論的にはどのようなものです。 実際には、いくつかのものは、測定が困難であることで有名です。, 光子と通常の安定した粒子はどちらも重力場で予想どおりに落下し、地球は9.8m/s2でその中心に向かって加速する大きな粒子を引き起こします。 しかし、私たちの最善の努力にもかかわらず、反物質の重力加速度を測定したことはありません。 それはまったく同じように加速するはずですが、それを測定するまではわかりません。 一つの実験は、一度とすべての問題を決定しようとしています。 それが見つかったものに応じて、それはちょうど科学技術革命の鍵かもしれません。,

アルファ実験からの反水素原子の軌道。 私達はそれらを20までの間安定した保持してもいいです。.. 重力場でどのように振る舞うかを測定することは、次の論理的なステップです。

Chukman So/University of California,Berkeley

あなたはそれを認識していないかもしれませんが、質量についての考え方はまったく異なる二つの方法があります。 一方で、あなたがそれに力を加えると加速する質量があります:ニュートンの有名な方程式のm、F=ma。, これはEinsteinのE=mc2のmと同じで、粒子(または反粒子)を作成するために必要なエネルギーと、それを消滅させるときに得られるエネルギーの量を示します。

しかし、そこには別の質量があります:重力質量。 これは、地球の表面での重量の方程式(W=mg)、またはニュートンの重力法則F=GmM/r2に現れる質量mです。, 通常の物質では、慣性質量と重力質量の二つの質量は、Loránd Eötvösによって1年以上前に設計されたセットアップからの実験的制約のおかげで、1億の100部のようなものに等しくなければならないことがわかっています。

ニュートンの万有引力の法則(L)と静電気学のクーロンの法則(R)はほぼ持っています。.. 同じ形。 重力中の”m”が反物質の負の符号を得た場合、今後の実験でそれが明らかになるはずです。

デニス-ニルソン/RJB1/E., Siegel

しかし、反物質については、これをまったく測定することはできませんでした。 反物質に非重力を加えて加速するのを見て反物質も作成して消滅させましたその慣性質量がどのように振る舞うかは確かです通常の物質の慣性質量とまったく同じです F=maとE=mc2の両方が反物質について、通常の物質と同じように機能します。

しかし、反物質がどのように重力的挙動をするかを知りたいのであれば、理論的に期待していることから離れることはできません。, 幸いなことに、それを正確に行うように設計された現在実行中の実験があります:CERNのアルファ実験。

アルファコラボレーションは、ニュートラルの動作を測定するための実験に最も近いものになりました。.. 重力場における反物質。 今後のALPHA-g検出器で、私たちは最終的に答えを知るかもしれません。

Maximilien Brice/CERN

最近取られている大きな進歩の一つは、反物質の粒子だけでなく、中性で安定な束縛状態の作成です。, 反陽子と陽電子(反電子)は、生成され、減速され、互いに相互作用することを余儀なくされ、中性の反水素を形成することができる。 電場と磁場の組み合わせを使用することにより、これらの反原子を閉じ込め、それらを消滅させる物質から離して安定に保つことができます。

私たちは、不安定で基本的な粒子が生き残るマイクロ秒のタイムスケールをはるかに超えて、一度に約20分間安定に保つことに成功しました。 私たちは、彼らが原子と同じ発光と吸収スペクトルを持っていることを発見し、光子でそれらを打ちました。, 重要なあらゆる点で、反物質の特性は標準的な物理学が予測するとおりに正確であると判断しました。

カナダの粒子加速器施設TRIUMFに建設されたALPHA-g検出器は、その最初のものです。.. 種類は反物質に対する重力の影響を測定するように設計されています。 垂直方向に向けると、反物質がどの方向に落ちるか、どの程度の大きさで測定できるはずです。

Stu Shepherd/TRIUMF

もちろん、重力を除いて。, カナダのTRIUMF施設で建設され、今年初めにCERNに出荷された新しいALPHA-g検出器は、反物質の重力加速度の限界を臨界閾値まで改善するはずです。 反物質は、地球の表面上の重力場の存在下で、+9.8m/s2(下)、-9.8m/s2(上)、0m/s2(重力加速度はまったくない)、または他の値で加速しますか?

理論的およびアプリケーションの両方の観点から、予想される+9.8m/s2以外の結果は絶対に革命的です。,

負の重力電荷を持つ何らかのタイプの物質があった場合、それはによって反発されるでしょう。.. 私たちが認識している問題とエネルギー。,

ウィキメディア-コモンズのMuu-karhu

すべての物質粒子の反物質対応物は、

  • 同じ質量、
  • 重力場で同じ加速、
  • 反対の電荷、
  • 反対のスピン、
  • 同じ磁気特性、
  • 同じように原子、分子、より大きな構造は、
  • およびそれらの様々な配置における陽電子遷移の同じスペクトルを有するべきである。,

これらのいくつかは長い間測定されてきました:反物質の慣性質量、電荷、スピンおよび磁気特性はよく知られています。 その結合および遷移特性は、アルファ実験で他の検出器によって測定されており、素粒子物理学が予測するものと一致しています。

しかし、重力加速度が正ではなく負に戻ると、文字通り世界を逆さまにするでしょう。

人工重力を持つ可能性は食欲をそそるものですが、それは存在に基づいています。.., 負の重力質量の。 反物質はその質量かもしれませんが、実験的にはまだ分かりません。

Rolf Landua/CERN

現在、重力導体のようなものはありません。 電気導体では、自由電荷は表面上に存在し、周りを移動し、他の電荷が周りにあるものは何でもに応じて自分自身を再分配することができます。 導体の外側に電荷がある場合、導体の内側はその電気源から遮蔽されます。

しかし、重力から身を守る方法はありません。, 電気コンデンサの平行な板の間のように、空間の領域に均一な重力場を設定する方法はありません。 その理由は? なぜなら、正と負の電荷によって生成される電気力とは異なり、重力の”電荷”の唯一のタイプがあり、それは質量とエネルギーであるからです。 重力は常に魅力的であり、それを回避する方法はありません。

二つの平行導電板が等しいと反対を持っているコンデンサの概略図。.., 電荷は、それらの間に均一な電場を作り出す。 負の重力質量のいくつかのフォームがない限り、この構成は、重力のために不可能です。

ウィキメディア-コモンズのユーザー Papa November

しかし、負の重力質量を持っている場合、それはすべて変化します。 反物質が実際に反重力を持ち、落下するのではなく落下すると、重力はそれを反質量または反エネルギーでできているかのように見えます。 私たちが現在理解している物理学の法則の下では、反質量や反エネルギーのような量は存在しません。, 私たちはそれらを想像し、それらがどのように振る舞うかについて話すことができますが、反物質は重力に関しては通常の質量と通常のエネルギーを

しかし、反質量が存在する場合、世代のためのsf作家によって想像される偉大な技術的進歩のスルーは、突然、物理的に可能になるでしょう。

CAM(Centrifuge Accommodation Module)用の仮想IronBirdツールを作成する方法の一つです。.. 人工重力は、しかし、多くのエネルギーを必要とし、唯一の力の非常に特定の、中心を求めるタイプを可能にします。, 真の人工重力は、負の質量で動作するように何かを必要とします。

NASA Ames

私たちは重力導体を構築し、重力から自分自身を守ることができます。

宇宙に重力コンデンサを設置し、均一な人工重力場を作り出すことができます。

1994年にMiguel Alcubierreによって発見された一般相対性理論に対する数学的解が必要とする正確な方法で時空を変形させる能力を得るので、ワープドライブを作成することさえできます。,

一般相対性理論に対するアルキュビエール解であり、ワープドライブと同様の動きを可能にします。 この解決策。.. 反物質が提供するかもしれない正確に何であるかもしれない負の重力質量を必要とします。

Wikimedia Commons user AllenMcC

これは信じられないほどの可能性であり、実質的にすべての理論物理学者によってはありそうもないと考えられています。, しかし、あなたの理論がどれほど野生であっても、あなたの理論が飼いならされていても、あなたは絶対に実験データでそれらに立ち向かわなければなりません。

反物質の重力加速度を測定するまで、それが上下に落ちるかどうかを判断するのに必要な精度で測定するまで、自然が期待どおりに振る舞わない可能性に自分自身を開いておく必要があります。 同値性の原理は反物質には当てはまらないかもしれませんが、実際には100%反真であるかもしれません。, しかし、そうであれば、可能性の全く新しい世界がロック解除されます。 私たちは、人間が宇宙で創造できるものの現在知られている限界を変えることができます。 そして、私たちはすべての実験の中で最も簡単なものを通してわずか数年で答えを学びます:重力場に反原子を置き、それがどのように落ちるかを見

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