deformarea spațiului-timp, în imaginea relativistă generală, de către masele gravitaționale este ceea ce… cauzează forța gravitațională. Se presupune, dar nu verificat experimental, că masele de antimaterie se vor comporta la fel ca masele de materie într-un câmp gravitațional.unul dintre cele mai uimitoare fapte despre știință este cât de universal aplicabile sunt legile naturii., Fiecare particulă se supune acelorași reguli, experimentează aceleași forțe și vede aceleași constante fundamentale, indiferent unde sau când există. Gravitațional, fiecare entitate din Univers experimentează, în funcție de cum o privești, fie aceeași accelerație gravitațională, fie aceeași curbură a spațiului-timp, indiferent de proprietățile pe care le posedă.
cel puțin, așa sunt lucrurile în teorie. În practică, unele lucruri sunt notoriu dificil de măsurat., Fotonii și particulele normale, stabile, cad așa cum era de așteptat într-un câmp gravitațional, Pământul determinând orice particulă masivă să accelereze spre centrul său la 9.8 m/s2. În ciuda eforturilor noastre, nu am măsurat niciodată accelerația gravitațională a antimateriei. Ar trebui să accelereze exact la fel, dar până nu o măsurăm, nu putem ști. Un experiment încearcă să decidă problema, o dată pentru totdeauna. În funcție de ceea ce găsește, ar putea fi cheia unei revoluții științifice și tehnologice.,
traiectoriile atomilor antihidrogenici din experimentul alfa. Le putem menține stabile până la 20… minute la un moment dat acum, și măsurarea modului în care se comportă într-un câmp gravitațional este următorul pas logic.Chukman So / Universitatea din California, Berkeley
s-ar putea să nu-ți dai seama, dar există două moduri complet diferite de a gândi la masă. Pe de o parte, există masa care accelerează atunci când îi aplici o forță: m în celebra ecuație a lui Newton, F = ma., Aceasta este aceeași cu m din E = mc2 al lui Einstein, care vă spune câtă energie aveți nevoie pentru a crea o particulă (sau antiparticulă) și câtă energie obțineți atunci când o anihilați.
dar există o altă masă acolo: masa gravitațională. Aceasta este masa, m, care apare în ecuația pentru greutate la suprafața Pământului (W = mg), sau în Legea gravitațională a lui Newton, F = GmM/r2., Pentru materia normală, știm că aceste două mase-masa inerțială și masa gravitațională — trebuie să fie egale cu ceva de genul 1 parte din 100 de miliarde, datorită constrângerilor experimentale dintr-o configurație proiectată în urmă cu peste 100 de ani de Loránd Eötvös.
legea gravitației universale a lui Newton (L) și Legea lui Coulomb pentru electrostatică (R) au aproape… forme identice. Dacă ” m ” din forța gravitațională obține un semn negativ pentru antimaterie, experimentele viitoare ar trebui să o dezvăluie.
Dennis Nilsson / RJB1 / E., Siegel
pentru antimaterie, totuși, nu am reușit niciodată să măsurăm acest lucru. Am aplicat forțe non-gravitaționale antimateriei și am văzut-o accelerând, și am creat și anihilat antimateria, de asemenea; suntem siguri cum se comportă masa sa inerțială, și este exact la fel ca masa inerțială a materiei normale. Atât F = ma, cât și E = mc2 funcționează la fel pentru antimaterie ca și pentru materia normală.dar dacă vrem să știm cum se comportă antimateria gravitațional, nu putem doar să renunțăm la ceea ce ne așteptăm teoretic; trebuie să o măsurăm., Din fericire, există un experiment care se desfășoară acum și care a fost conceput pentru a face exact acest lucru: experimentul ALPHA de la CERN.
colaborarea alfa a fost cea mai apropiată de orice experiment pentru măsurarea comportamentului neutru… antimateria într-un câmp gravitațional. Cu viitorul detector ALPHA-g, S-ar putea să știm în sfârșit răspunsul.unul dintre cei mai mari pași care au fost făcuți recent este crearea nu doar a particulelor de antimaterie, ci a stărilor neutre și stabile ale acesteia., Anti-protonii și pozitronii (anti-electroni) pot fi creați, încetiniți și forțați să interacționeze între ei, unde formează anti-hidrogen neutru. Folosind o combinație de câmpuri electrice și magnetice, putem limita acești anti-atomi și îi putem menține stabili, departe de materia care i-ar determina să se anihileze.
le-am menținut stabile timp de aproximativ 20 de minute la un moment dat, depășind cu mult intervalul de timp de microsecunde în care particulele fundamentale instabile supraviețuiesc. I-am lovit cu fotoni, descoperind că au aceleași spectre de emisie și absorbție ca și atomii., În orice mod care contează, am stabilit că proprietățile antimateriei sunt exact așa cum prezice fizica standard.detectorul ALPHA-g, construit la instalația de acceleratoare de particule din Canada, TRIUMF, este primul dintre ei… un fel conceput pentru a măsura efectul gravitației asupra antimateriei. Când este orientat vertical, ar trebui să poată măsura în ce direcție cade antimateria și la ce magnitudine.
Stu Shepherd / TRIUMF
cu excepția, desigur, gravitațional., Noul detector ALPHA-g, construit la instalația TRIUMF din Canada și expediat la CERN la începutul acestui an, ar trebui să îmbunătățească limitele accelerației gravitaționale a antimateriei până la pragul critic. Nu antimaterie accelera, în prezența câmpului gravitațional pe suprafața de Pământ, la +9,8 m/s2 (jos), la -9.8 m/s2 (sus), de la 0 m/s2 (nu este accelerația gravitațională la toate), sau o altă valoare?atât din punct de vedere teoretic, cât și din punct de vedere al aplicațiilor, orice alt rezultat decât cel așteptat +9,8 m/s2 ar fi absolut revoluționar.,
dacă ar exista un tip de materie care a avut sarcină gravitațională negativă, ar fi respins de… Materia și energia de care suntem conștienți.,
Muu-karhu de Wikimedia Commons
antimateria omologul său de fiecare particulă de materie ar fi:
- la aceeași masă,
- la fel de accelerare într-un câmp gravitațional,
- opusul sarcină electrică,
- opusul spin,
- aceleași proprietăți magnetice,
- ar trebui să se unesc în același fel în atomi, molecule și structuri mai mari,
- și ar trebui să aibă același spectru de pozitroni tranziții în aceste variate configurații.,unele dintre acestea au fost măsurate de mult timp: masa inerțială a antimateriei, sarcina electrică, spinul și proprietățile magnetice sunt bine cunoscute. Proprietățile sale de legare și de tranziție au fost măsurate de alți detectori la experimentul ALPHA și se aliniază cu ceea ce prezice fizica particulelor.dar dacă accelerația gravitațională revine negativă în loc de pozitivă, ar transforma literalmente lumea cu susul în jos.posibilitatea de a avea gravitație artificială este tantalizantă, dar se bazează pe existență…, de masă gravitațională negativă. Antimateria poate fi acea masă, dar nu știm încă, experimental.Rolf Landua / CERN
În prezent, nu există un conductor gravitațional. Pe un conductor electric, încărcăturile libere trăiesc la suprafață și se pot deplasa, redistribuindu-se ca răspuns la orice alte încărcături sunt în jur. Dacă aveți o sarcină electrică în afara unui conductor electric, interiorul conductorului va fi protejat de acea sursă electrică. dar nu există nici o modalitate de a vă proteja de forța gravitațională., Nu există nici o modalitate de a configura un câmp gravitațional uniform într-o regiune a spațiului, cum puteți între plăcile paralele ale unui condensator electric. Motivul? Pentru că, spre deosebire de forța electrică, care este generată de sarcini pozitive și negative, există un singur tip de „sarcină” gravitațională, și anume masa și energia. Forța gravitațională este întotdeauna atractivă, și pur și simplu nu există nici o cale în jurul valorii de asta.diagrama schematică a unui condensator, unde două plăci conductoare paralele sunt egale și opuse…, încărcări, creând un câmp electric uniform între ele. Această configurație este imposibilă pentru gravitație, cu excepția cazului în care există o formă de masă gravitațională negativă.
Wikimedia Commons utilizator Papa noiembrie
dar dacă aveți masa gravitațională negativă, toate acestea se schimbă. Dacă antimateria de fapt anti-gravitează, căzând în sus în loc de jos, atunci gravitația o vede ca și cum ar fi fost făcută din Anti-masă sau anti-energie. Conform legilor fizicii pe care le înțelegem în prezent, cantități precum anti-masă sau anti-energie nu există., Ne putem imagina și vorbi despre cum s-ar comporta, dar ne așteptăm ca antimateria să aibă masă normală și energie normală atunci când vine vorba de gravitație.dacă anti-masă există, totuși, atunci o mulțime de progrese tehnologice mari, imaginate de scriitori de science-fiction de generații, ar deveni brusc posibil din punct de vedere fizic.
instrumentul virtual IronBird pentru CAM (modulul de cazare centrifugă) este o modalitate de a crea… gravitația artificială, dar necesită multă energie și permite doar un tip de forță foarte specific, care caută Centrul., Adevărata gravitate artificială ar necesita ceva care să se comporte cu masa negativă.putem construi un conductor gravitațional și ne putem proteja de forța gravitațională.putem configura un condensator gravitațional în spațiu, creând un câmp gravitațional artificial uniform.am putea chiar să creăm warp drive, deoarece am obține abilitatea de a deforma spațiul-timp exact așa cum o cere o soluție matematică pentru relativitatea generală, descoperită de Miguel Alcubierre în 1994.,
soluția Alcubierre a relativității generale, permițând mișcare similară cu unitatea warp. Această soluție… necesită masă gravitațională negativă, care ar putea fi exact ceea ce ar putea oferi antimateria.
Wikimedia Commons utilizator AllenMcC
este o posibilitate incredibilă, una care este considerată extrem de puțin probabilă de către practic toți fizicienii teoreticieni., Dar indiferent cât de sălbatice sau îmblânzite sunt teoriile tale, trebuie să le confrunți absolut cu date experimentale; numai prin măsurarea Universului și punerea lui la încercare puteți determina cu exactitate cum funcționează legile naturii.până când măsurăm accelerația gravitațională a antimateriei la precizia necesară pentru a determina dacă aceasta cade în sus sau în jos, trebuie să ne menținem deschiși la posibilitatea ca natura să nu se comporte așa cum ne așteptăm. Principiul echivalenței poate să nu fie adevărat pentru antimaterie; de fapt, poate fi 100% anti-adevărat., Dar dacă acesta este cazul, o lume cu totul nouă de posibilități va fi deblocată. Am putea schimba limitele cunoscute în prezent a ceea ce oamenii pot crea în univers. Și vom afla răspunsul în doar câțiva ani prin cele mai simple dintre toate experimentele: punerea unui anti-atom într-un câmp gravitațional și urmărirea în ce direcție cade.
