Сътрудничеството на ALPHA проведе най-точния експеримент за измерване на поведението на неутрална антиматерия в гравитационно поле. В зависимост от резултатите, това може да отвори вратата към невероятни нови технологии. Много технологии за научна фантастика ще останат в царството на фантастиката дълго (или завинаги), освен ако физиката не се промени. Но много експерименти могат ли да проверят и това?
Мечтата за мигновена комуникация, междузвездни космически кораби и способността да пътуват във времето са хакнати клишета на научната фантастика. В много отношения те представляват най-големите надежди на човечеството и въпреки това разчитат на технологиите, които надхвърлят познатото в момента. Но непрекъснато се провеждат и разработват нови експерименти. Ако имаме късмет, какво можем да намерим отвъд хоризонта? Итън Сийгъл от Medium.com отговаря на следния въпрос:
"Ако приемем, че имаме късмет, какви научни експерименти през следващите няколко десетилетия биха могли да ни отворят възможности за научна фантастика?"
Има няколко фантастични възможности, които биха могли да разклатят нашата реалност до края на 21 век.
Всякакви ракети, създавани някога, изискват гориво. Но ако създадем двигател с тъмна материя, ново гориво можеше да се намери буквално на всяка стъпка от пътя през галактиката.
Тъмната материя може да бъде неограничен източник на гориво, което няма нужда да носим
Промоционално видео:
Една от най-големите мистерии в науката всъщност е природата на тъмната материя. Знаем, че то съществува чрез косвено наблюдение и знаем, че има много от него. Ако добавите цялата обикновена материя в голяма галактика, се оказва, че има пет пъти повече тъмна материя. И почти сигурно е съставен от частици с някои общи свойства:
- те имат маса
- нямат електрически или оцветен заряд
- те си взаимодействат гравитационно
- те трябва на определено ниво да се сблъскат помежду си и / или с обикновена материя
От известната формула на Айнщайн E = mc2 научихме, че тъмната материя съдържа огромно количество енергия: пет пъти повече от цялата обикновена материя заедно. Ако Вселената е добра за нас, може да се опитаме да я извлечем.
Масовото разпределение на Abell 370, реконструирано с помощта на гравитационно лещиране, показва два големи дифузни ореола на масата, съответстващи на тъмната материя на двете сливащи се групи. Има пет пъти повече тъмна материя близо и вътре във всяко натрупване на обикновена материя.
Много експерименти търсят сблъсъци на тъмна материя както с обикновената материя, така и със самата нея. Като цяло има два вида частици: фермиони (с полу-цяло число спин) и бозони (с цяло число спин). Ако тъмната материя е бозон, това означава, че най-вероятно е нейната собствена античастица, което означава, че ако вземете две частици от тъмна материя и ги принудите да взаимодействат помежду си, те взаимно ще се унищожат. И ако бъдат унищожени, те ще произведат чиста енергия. С други думи, това е безплатен, неограничен източник на енергия, който е на разположение навсякъде и в изобилие. И дори не е нужно да го вземете със себе си, ако решите да преминете през Вселената. Следователно, когато чуете за експерименти за търсене на тъмна материя, неограничената, безплатна енергия е нашата крайна, желана цел.
Илюстрация на основата на Star Trek, която свива пространството пред него, удължава пространството зад него
Антиматерията може да има отрицателна маса, което означава, че може да бъде ключът към деформация на основата
Ако искате да пътувате до звездите, конвенционалните източници на енергия и гориво ще ви извадят от оградата само до обяд. Или ще се движат не по-бързо от скоростта на светлината. Най-близката звезда от соларен тип с потенциално обитаеми светове, Тау Сети, е на около 12 светлинни години. Тоест, обиколката сама по себе си ще ви отнеме поне половината от живота. Но ако можехме да свием пространството пред нас, докато пътуваме през междузвездното пространство, докато го разширяваме зад себе си, бихме могли да стигнем там много по-бързо. Това беше идеята, която през 1994 г. излезе астрофизикът Мигел Алкубиера, който по-късно я официализира според каноните на строгата наука.
Едва сега, за да се разреши Алкубиера, е необходима отрицателна маса
За да се постигне правилната конфигурация на пространството и времето, необходимо за ускоряване на деформацията, трябва да бъдат изпълнени две условия: колосално количество енергия и наличие на отрицателна маса. Тази отрицателна маса, която все още се знае само на хартия, е необходима за правилното изкривяване на пространството-времето и следователно за движението на основата. Но никога не сме измервали масата на антиматериалните частици; те падат "надолу" или "нагоре" в гравитационното поле, това все още не е известно. ALPHA експериментът на CERN в момента измерва гравитационните ефекти на антиматерията и нейното поведение в гравитационно поле. Ако отговорът е да паднем "нагоре" в гравитационното поле, ние просто ще получим отрицателната си маса и ще съберем основата.
Инструментът Virtual IronBird ви позволява да създавате изкуствена гравитация, но изисква много енергия и ви позволява да осигурите само определена центростремителна сила. Истинската изкуствена гравитация би изисквала отрицателна маса
Отрицателната маса също би ни позволила да създадем изкуствена гравитация
Същата възможност - съществуването на отрицателна маса във Вселената - би ни позволила да създадем изкуствено гравитационно поле. Наличието на положителни и отрицателни заряди в електромагнетизма ни позволява да създаваме проводници, да манипулираме електрически полета и да екранираме тези електрически полета. Гравитацията, както сега я разбираме, има само един вид заряд: положителна маса. Наличието на отрицателна маса би ни позволило да създадем истинска среда с нулева гравитация и би ни дало възможност да създадем изкуствено гравитационно поле с всякаква величина между две системи с положителна и отрицателна маса.
Идеята за пътуване във времето непрекъснато се появява в научната фантастика. Но ако има затворени времеви криви във Вселената, това е не само възможно, но и неизбежно.
Въртяща се вселена би могла да ни позволи да се върнем назад във времето
В същото време пътуването във времето е не само възможно, но и неизбежно … в посока напред. Тъй като пространството и времето са обединени от тъканта на космическото време, ще е необходимо значително разклащане на физиката, за която знаем, за да накара времето да протича в обратна посока. В космоса връщането в първоначалното си положение е доста просто: самата Земя прави това, когато се върти около Слънцето, но в същото време преминава значително разстояние напред във времето, тоест минава времето, около една година. Лесно се прави „затворена крива, наподобяваща пространството“. Въпреки това, за да се върнете към началната точка във времето, ще се изисква нещо необичайно: „затворена часова крива“е функция, която не съществува в нашата разширяваща се, пълна с материя Вселена. Освен ако вселената не се върти.
Във Вселената, която се върти, има точно решение, при което плътността на материята и космологичната константа (известна още като тъмна енергия) имат определени стойности, а Вселената трябва да има затворени във времето криви. Досега ние налагахме само ограничения върху общото, глобално въртене на Вселената, но не го изключихме напълно. Ако Вселената се върти с определена скорост, балансирана от дадена плътност на материята и космологична константа, ще бъде абсолютно възможно да се върнете назад във времето и да се върнете на точното място, откъдето сте започнали, не само в пространството, но и в пространството-времето. Мащабни проучвания на структури с дълбоко небе, които могат да предоставят наблюдения от обсерватории WFIRST или LSST, биха могли да разкрият такова завъртане, ако има такова.
Концептуално изображение на спътника WFIRST на НАСА, който ще излезе в космоса през 2024 г. и ще ни осигури най-точните измервания на тъмната енергия, а също така ще направи и други открития
Винаги има повече екзотични възможности, отколкото науката позволява - телепортиране на физически обекти, мигновено движение между открити места (червейни дупки) или комуникация по-бърза от скоростта на светлината - но това ще изисква много по-сложни танци с тамбури, отколкото обикновен експеримент с два възможни резултата. Въпреки това продължаваме да търсим. Науката не е еднопосочна история. Това е продължаваща детективска история, при която всяко откритие, всяка точка от данни и всеки експеримент неизбежно водят до по-дълбоки въпроси в бъдеще. Важно е да поддържате открит ум по пътя.
Иля Кел