fordreining av romtid, i den Generelle Relativistiske bilde, av gravitasjonsfelt massene er hva… forårsaker gravitasjonskraft. Det er antatt, men ikke eksperimentelt bekreftet, at antimaterie massene vil virke på samme måte som saken massene i et gravitasjonsfelt.
LIGO/T. Pyle
En av de mest forbløffende fakta om vitenskap er hvordan allmenngyldige lover i naturen er., Hver partikkel følger de samme reglene, opplever de samme krefter, og ser den samme fundamentale konstanter, uansett hvor eller når de finnes. Med tyngdekraft, hver enkelt enhet i Universet erfaringer, avhengig av hvordan du ser på det, enten det samme gravitasjonsakselerasjonen eller samme krumning av romtid, uansett hvilke egenskaper den har.
minst, det er hva ting er som i teorien. I praksis, noen ting er notorisk vanskelig å måle., Fotoner og normal, stabil partikler begge fall som forventet i et gravitasjonsfelt, med Jorden eller forårsaker massiv partikkel til å akselerere mot midten på 9,8 m/s2. Til tross for våre beste anstrengelser, men vi har aldri målt gravitasjonsakselerasjonen av antimaterie. Det burde få fart på nøyaktig samme måte, men inntil vi måler det, kan vi ikke vite. Et eksperiment er å forsøke å avgjøre saken, en-gang-for-alle. Avhengig av hva den finner, er det bare kan være nøkkelen til en vitenskapelig og teknologisk revolusjon.,
Baner av antihydrogen atomer fra ALPHA eksperiment. Vi kan holde dem stabile for opp til 20… minutter av gangen nå, og måler hvordan de oppfører seg i et gravitasjonsfelt er det neste logiske skrittet.
Chukman Så/University of California, Berkeley
Du vil kanskje ikke innse det, men det er to helt forskjellige måter å tenke om masse. På den ene siden, det er masse som akselererer når du bruker en kraft til det: den m i Newtons berømte ligningen, F = ma., Dette er det samme som m i Einsteins E = mc2, som forteller deg hvor mye energi som du trenger for å lage en partikkel (eller antiparticle) og hvor mye energi du får når du tilintetgjøre det unna.
Men det er en annen masse ute: gravitasjonsfelt masse. Dette er massen, m, som vises i ligningen for vekt på Jordens overflate (B = mg), eller i Newtons gravitasjonsfelt lov, F = GmM/r2., For normal saken, vet vi at disse to massene — treghet i masse og gravitasjonsfelt masse — må tilsvare noe sånt som 1 del i 100 milliarder kroner, takket være eksperimentell begrensninger fra et oppsett utviklet for over 100 år siden ved Eötvös Loránd.
Newtons lov om universell gravitasjon (L) og Coulomb er lov for electrostatics (R) har nesten… identiske former. Hvis ‘m’ i gravitasjonskraft får et negativt fortegn for antimaterie, kommende eksperimenter burde avsløre det.
Dennis Nilsson / RJB1 / E., Siegel
For antimaterie, skjønt, vi har aldri vært i stand til å måle dette i det hele tatt. Vi har brukt ikke-gravitasjonelle krefter til antimaterie og sett det akselerere, og vi har laget, og antimaterie utslettet, så vel, vi er sikker på hvordan dens treghet i masse oppfører seg, og det er nøyaktig de samme som normal saken er treghet i masse. Både F = ma og E = mc2 fungerer akkurat det samme for antimaterie som de gjør til vanlig materie.
Men hvis vi ønsker å vite hvordan antimaterie oppfører seg med tyngdekraft, vi kan ikke bare gå ut av hva vi teoretisk kan forvente, vi har for å måle det., Heldigvis, det er et eksperiment som kjører nå som var designet for å gjøre akkurat det: ALFA-eksperimentet ved CERN i sveits.
ALPHA-samarbeidet har kommet den nærmeste av ethvert eksperiment for å måle atferd av nøytral… antimaterie i et gravitasjonsfelt. Med den kommende ALFA-g-detektor, kan vi endelig vite svaret.
Maximilien Brice/CERN
En av de store fremskritt som har blitt tatt i det siste er opprettelsen av ikke bare partikler av antimaterie, men nøytral, stabil bundet stater av det., Anti-protoner og positrons (anti-elektroner) kan opprettes, bremset ned, og tvunget til å samhandle med hverandre, der de danner nøytral anti-hydrogen. Ved hjelp av en kombinasjon av elektriske og magnetiske felt, kan vi begrense disse anti-atomer og holde dem stabile, vekk fra saken som ville føre dem til å tilintetgjøre.
Vi har nå holdt dem stabile i rundt 20 minutter på en gang, langt utover mikrosekund tidsrammer som ustabil, fundamentale partikler overleve. Vi har slått dem med fotoner, oppdage at de har den samme emisjon og absorpsjon spektra som atomer., I hvert måte som saker, har vi fastslått at antimaterie er eiendommer er akkurat som standard fysikk spår dem til å være.
ALPHA-g-detektor, bygget i Canada er partikkel-akselerator-anlegget, TRIUMF, er den første av sitt… like utviklet for å måle effekten av tyngdekraften på antimaterie. Når orientert vertikalt, bør det være i stand til å måle hvilken retning antimaterie falls, og i hvilken størrelsesorden.
Stu Shepherd/TRIUMF
Bortsett fra, selvfølgelig, med sin egen tyngdekraft., Den nye ALFA-g-detektor, bygget på Canadas TRIUMF anlegget og sendt til CERN i sveits tidligere i år, bør forbedre begrensninger på gravitasjonsakselerasjonen av antimaterie ned til den kritiske terskelen. Gjør antimaterie akselerere, i nærvær av gravitasjonsfelt på overflaten av Jorden, i +9,8 m/s2 (ned), på -9.8 m/s2 (opp), 0 m/s2 (ingen gravitasjonsakselerasjonen i det hele tatt), eller noen annen verdi?
Fra både en teoretisk og en programmer perspektiv, et resultat for andre enn den forventede +9,8 m/s2 ville være helt revolusjonerende.,
Hvis det var noen form for materie som hadde negative gravitasjonsfelt kostnad, ville det bli frastøtt av… materie og energi som vi er klar over.,
Muu-karhu Wikimedia Commons
antimaterie motstykke av hver sak partikkel bør ha:
- samme masse,
- samme akselerasjon i et gravitasjonsfelt,
- motsatt elektrisk ladning,
- motsatt spinn,
- samme magnetiske egenskaper,
- skal binde sammen på samme måte i atomer, molekyler og større strukturer,
- og bør ha det samme spekteret av positron overganger i de varierte konfigurasjoner.,
Noen av disse har blitt målt i lang tid: antimaterie er treghet i masse, elektrisk ladning, spinn og magnetiske egenskaper er godt kjent. Den bindende og overgangsstønad egenskaper har blitt målt av andre detektorer på ALPHA eksperiment, og på linje med hva partikkelfysikk spår.
Men hvis gravitasjonsakselerasjonen kommer tilbake negative i stedet for positive, er det bokstavelig talt ville snu verden opp ned.
mulighet for å ha kunstig gravitasjon er fristende, men den er basert på eksistensen…, av negative gravitasjonsfelt masse. Antimaterie kan være at masse, men vi ennå ikke vet, eksperimentelt.
Rolf Landua / CERN
i Dag er det ingen slike ting som en gravitasjons dirigent. På en elektrisk leder, gratis avgifter som lever på overflaten og kan flytte rundt, omfordele seg i respons til det andre avgifter som er rundt. Hvis du har en elektrisk ladning utenfor en elektrisk leder, innsiden av dirigent vil være skjermet fra det elektriske kilden.
Men det er ingen måte å skjerme seg selv fra sentrifugalkraften., Det er ingen måte å sette opp en uniform gravitasjonsfelt i en region av plass, enten, som du kan mellom de parallelle platene av en elektrisk kondensator. Årsaken til det? Fordi i motsetning til elektrisk kraft, som er generert av positive og negative ladninger, det er bare en type gravitasjonsfelt «lade», og det er masse og energi. Den gravitasjonskraft er alltid attraktive, og det er rett og slett ingen vei rundt det.
Skjematisk diagram av en kondensator, hvor to parallelle å gjennomføre platene har like stor og motsatt rettet…, avgifter, og skaper et enhetlig elektrisk felt mellom dem. Denne konfigurasjonen er umulig for tyngdekraften, med mindre det er noen form for negative gravitasjonsfelt masse.
Wikimedia Commons brukeren Pappa November
Men hvis du har negative gravitasjonsfelt masse, og alle som endres. Hvis antimaterie faktisk anti-gravitates, fallende opp i stedet for ned, så tyngdekraften ser det ut som om den var laget av anti-masse eller anti-energi. I henhold til lovene i fysikk som vi i dag forstår, mengder som anti-masse eller anti-energi ikke eksisterer., Vi kan forestille oss dem og snakke om hvordan de ville oppføre seg, men vi forventer at antimaterie å ha normal masse og normal energi når det kommer til tyngdekraften.
Hvis anti-masse eksisterer, skjønt, da en slew av store teknologiske fremskritt, skapt av science-fiction-forfattere for generasjoner, ville plutselig blitt fysisk mulig.
Den Virtuelle IronBird verktøy for CAM (Sentrifuger Overnatting Module) er en måte å skape på… kunstig gravitasjon, men krever mye energi og gir kun en veldig spesifikk, center-søker type kraft., Sant kunstig tyngdekraft ville kreve noe å oppføre seg med negative masse.
NASA Ames
Vi kan bygge et gravitasjonsfelt dirigent, og skjerme oss fra sentrifugalkraften.
kan Vi sette opp et gravitasjonsfelt kondensator i rommet, for å skape en enhetlig kunstig gravitasjon felt.
Vi kan til og med lage warp drive, siden vi vil få muligheten til å deformere rom og tid på akkurat den måten at en matematisk løsning til Generell Relativitetsteori, oppdaget av Miguel Alcubierre i 1994, krever.,
De Alcubierre løsning til Generell Relativitetsteori, slik at bevegelse lik warp drive. Denne løsningen… krever negative gravitasjonsfelt masse, som kan være akkurat hva antimaterie kan gi.
Wikimedia Commons bruker AllenMcC
Det er en utrolig mulighet, en som er ansett som svært lite sannsynlig av praktisk talt alle teoretiske fysikere., Men uansett hvordan ville eller tamme dine teorier er, må du absolutt konfrontere dem med eksperimentelle data; bare gjennom å måle Universet og setter den til test kan du noensinne nøyaktig bestemme hvordan naturlovene arbeid.
Før vi måle gravitasjonsakselerasjonen av antimaterie presisjon som er nødvendig for å fastslå om det faller ned eller opp, vi må holde oss åpne for muligheten for at arten kan ikke oppføre seg slik vi forventer. Den ekvivalens prinsippet kan ikke være sant for antimaterie; det kan faktisk være 100% anti-sant., Men hvis det er tilfelle, vil en helt ny verden av muligheter vil bli låst opp. Vi kan endre det som kjent grenser for hva mennesker kan skape i Universet. Og vi vil vite svaret på bare et par år gjennom den enkleste av alle eksperimenter: å sette en anti-atom i et gravitasjonsfelt, og ser hvilken vei det faller.
