a deformação do espaço-tempo, no quadro relativista geral, por massas gravitacionais é o que… causa a força gravitacional. Supõe-se, mas não experimentalmente verificado, que as massas de antimatéria se comportarão da mesma forma que as massas de matéria em um campo gravitacional.um dos factos mais surpreendentes sobre a ciência é o quão universalmente aplicáveis são as leis da natureza., Cada partícula obedece às mesmas regras, experimenta as mesmas forças, e vê as mesmas constantes fundamentais, não importa onde ou quando existam. Gravitacionalmente, cada entidade no universo experimenta, dependendo de como você olha para ela, ou a mesma aceleração gravitacional ou a mesma curvatura do espaço-tempo, não importa as propriedades que ela possui.
pelo menos, é assim que as coisas são em teoria. Na prática, algumas coisas são notoriamente difíceis de medir., Fótons e partículas normais e estáveis caem como esperado em um campo gravitacional, com a terra causando qualquer partícula maciça a acelerar em direção ao seu centro a 9,8 m / s2. Apesar dos nossos melhores esforços, nunca medimos a aceleração gravitacional da antimatéria. Deve acelerar exactamente da mesma maneira, mas até o medirmos, não podemos saber. Uma experiência é tentar decidir o assunto de uma vez por todas. Dependendo do que encontrar, pode ser a chave para uma revolução científica e tecnológica.,
Trajectórias de átomos de anti-hidrogénio do experimento Alfa. Podemos mantê-los estáveis até 20… minutos de cada vez, e medir como se comportam num campo gravitacional é o próximo passo lógico.Chukman So / University of California, Berkeley
você pode não perceber, mas existem duas maneiras completamente diferentes de pensar sobre a massa. Por um lado, há a massa que acelera quando você aplica uma força a ela: o m na famosa equação de Newton, F = ma., Isto é o mesmo que o m no E = mc2 de Einstein, que nos diz quanta energia precisamos para criar uma partícula (ou antipartícula) e quanta energia obtemos quando a aniquilamos.mas há outra massa lá fora: massa gravitacional. Esta é a massa, m, que aparece na equação para o peso na superfície da Terra (W = mg), ou na lei gravitacional de Newton, F = Mmm/r2., Para a matéria normal, sabemos que essas duas massas-massa inercial e massa gravitacional — devem ser iguais a algo como 1 parte em 100 bilhões, graças a restrições experimentais de uma configuração projetada há mais de 100 anos por Loránd Eötvös.
a lei de Newton da gravitação universal (L) e a lei de Coulomb para eletrostática (R) têm quase… formas idênticas. Se o ‘ m ‘ na força gravitacional obtém um sinal negativo para a antimatéria, as próximas experiências devem revelá-lo.Dennis Nilsson / RJB1 / E., Siegel
para antimatéria, no entanto, nunca fomos capazes de medir isso em tudo. Nós aplicamos forças não gravitacionais para a antimatéria e a vimos acelerar, e nós criamos e aniquilamos a antimatéria também; estamos certos de como sua massa inercial se comporta, e é exatamente o mesmo que a massa inercial da matéria normal. Tanto F = ma como E = mc2 funcionam da mesma forma para a antimatéria que para a matéria normal.
mas se queremos saber como a antimatéria se comporta gravitacionalmente, não podemos simplesmente sair do que teoricamente esperamos; temos que medi-lo., Felizmente, há uma experiência que está em execução agora que foi projetada para fazer exatamente isso: a experiência alfa no CERN.
a colaboração alfa foi a mais próxima de qualquer experiência a medir o comportamento do neutro… antimatéria num campo gravitacional. Com o detector Alfa-g a chegar, podemos finalmente saber a resposta.
Maximilien Brice/CERN
uma das grandes etapas que tem sido tomadas recentemente é a criação de não apenas partículas de antimatéria, mas Estados neutros e estáveis de ligação., Anti-protões e positrões (anti-electrões) podem ser criados, abrandados e forçados a interagir uns com os outros, onde formam anti-hidrogénio neutro. Usando uma combinação de campos elétricos e magnéticos, podemos confinar estes anti-átomos e mantê-los estáveis, longe da matéria que os faria aniquilar.conseguimos mantê-los estáveis por cerca de 20 minutos de cada vez, excedendo em muito os tempos de microssegundo que partículas fundamentais e instáveis sobrevivem. Atingimo-los com fótons, descobrindo que têm os mesmos espectros de emissão e absorção que os átomos., De todas as formas que importam, determinámos que as propriedades da antimatéria são exactamente como a física padrão prevê que sejam.
o detector Alfa-g, construído na estação de aceleradores de partículas do Canadá, TRIUMF, é o primeiro dos seus… tipo concebido para medir o efeito da gravidade na antimatéria. Quando orientado verticalmente, deve ser capaz de medir em que direção a antimatéria cai, e em que magnitude.
Stu Shepherd / TRIUMF
excepto, claro, gravitacionalmente., O novo detector Alfa-g, construído na instalação Triumf do Canadá e enviado para o CERN no início deste ano, deverá melhorar os limites da aceleração gravitacional da antimatéria até ao limiar crítico. A antimatéria acelera, na presença do campo gravitacional na superfície da Terra, a +9,8 m/s2 (down), a -9,8 m/s2 (up), a 0 m/s2 (nenhuma aceleração gravitacional), ou algum outro valor?a partir de uma perspectiva teórica e de aplicações, qualquer resultado diferente do esperado +9,8 m/s2 seria absolutamente revolucionário.,
Se houvesse algum tipo de matéria que tivesse carga gravitacional negativa, ela seria repelida por… a matéria e a energia que conhecemos.,
Jurupina-karhu de Wikimedia Commons
A antimatéria contrapartida de cada partícula de matéria deve ter:
- a mesma massa,
- a mesma aceleração em um campo gravitacional,
- o oposto carga elétrica,
- o oposto de rotação,
- as mesmas propriedades magnéticas,
- deve unir da mesma forma em átomos, moléculas e estruturas maiores,
- e deve ter o mesmo espectro de pósitrons transições aqueles variadas configurações.,
alguns destes foram medidos por um longo tempo: a massa inercial da antimatéria, carga elétrica, spin e propriedades magnéticas são bem conhecidas. Suas propriedades de ligação e transição foram medidas por outros detectores no experimento alfa, e alinhadas com o que a física de partículas prevê.
mas se a aceleração gravitacional voltar negativa em vez de positiva, ela literalmente viraria o mundo de cabeça para baixo.
a possibilidade de ter gravidade artificial é tentadora, mas baseia-se na existência…, de massa gravitacional negativa. A antimatéria pode ser essa massa, mas ainda não sabemos, experimentalmente.
Rolf Landua/CERN
atualmente, não existe tal coisa como um condutor gravitacional. Em um condutor elétrico, cargas livres vivem na superfície e podem se mover, redistribuindo – se em resposta a quaisquer outras cargas estão ao redor. Se você tem uma carga elétrica fora de um condutor elétrico, o interior do condutor será protegido daquela fonte elétrica. mas não há maneira de te protegeres da força gravitacional., Também não há forma de estabelecer um campo gravitacional uniforme numa região do espaço, como pode fazer entre as placas paralelas de um condensador eléctrico. A razão? Porque ao contrário da força elétrica, que é gerada por cargas positivas e negativas, há apenas um tipo de “carga” gravitacional, que é massa e energia. A força gravitacional é sempre atraente, e simplesmente não há maneira de contornar isso.
diagrama esquemático de um condensador, onde duas placas condutoras paralelas têm igual e oposto…, cargas, criando um campo elétrico uniforme entre elas. Esta configuração é impossível para a gravidade, a menos que haja alguma forma de massa gravitacional negativa.
Wikimedia Commons user Papa November
But if you have negative gravitational mass, all of that changes. Se a antimatéria realmente anti-gravitates, caindo em vez de cair, então a gravidade vê-a como se fosse feita de anti-massa ou anti-energia. Sob as leis da física que atualmente entendemos, quantidades como anti-massa ou anti-energia não existem., Podemos imaginá-los e falar sobre como eles se comportariam, mas esperamos que a antimatéria tenha massa normal e energia normal quando se trata de gravidade.se a anti-massa existe, então um monte de grandes avanços tecnológicos, imaginados por escritores de ficção científica por gerações, se tornaria fisicamente possível.
a ferramenta virtual de pássaro de ferro para a CAM (Módulo de alojamento de centrifugação) é uma forma de criar… gravidade artificial, mas requer muita energia e só permite um tipo de força muito específico, de busca central., A Verdadeira gravidade artificial exigiria algo para se comportar com massa negativa.
NASA Ames
podemos construir um condutor gravitacional, e proteger-nos da força gravitacional.
Podemos configurar um capacitor gravitacional no espaço, criando um campo de gravidade artificial uniforme.poderíamos até criar um motor de warp, já que ganharíamos a habilidade de deformar o espaço-tempo exatamente da maneira que uma solução matemática para a Relatividade Geral, descoberta por Miguel Alcubierre em 1994, requer.,
a solução Alcubierre para a relatividade geral, permitindo um movimento semelhante ao impulso warp. Solucao… requer massa gravitacional negativa, que pode ser exactamente o que a antimatéria pode fornecer.
Wikimedia Commons user AllenMcC
é uma possibilidade incrível, que é considerada extremamente improvável por praticamente todos os físicos teóricos., Mas não importa quão selvagens ou domesticadas sejam suas teorias, você deve enfrentá-las com dados experimentais; somente através da medição do Universo e colocando-o à prova você pode sempre determinar com precisão como as leis da natureza funcionam.até que medamos a aceleração gravitacional da antimatéria com a precisão necessária para determinar se ela cai para cima ou para baixo, devemos manter-nos abertos à possibilidade de que a natureza não se possa comportar como esperamos. O princípio da equivalência pode não ser verdadeiro para a antimatéria; pode, de facto, ser 100% anti-verdadeiro., Mas se for esse o caso, um novo mundo de possibilidades será desbloqueado. Podemos mudar os limites conhecidos do que os humanos podem criar no universo. E vamos aprender a resposta em apenas alguns anos através da mais simples de todas as experiências: colocar um anti-átomo num campo gravitacional, e observar para onde ele cai.
