ALPHA bendradarbiavimas atliko tiksliausią visų laikų eksperimentą, kuriuo buvo siekiama išmatuoti neutralaus antimaterio elgesį gravitaciniame lauke. Atsižvelgiant į rezultatus, tai gali atverti duris į neįtikėtinas naujas technologijas. Daugybė mokslinės fantastikos technologijų išliks grožinės literatūros srityje ilgai (arba amžinai), nebent fizika pasikeis. Bet tai gali patikrinti daugybė eksperimentų?
Tiesioginio bendravimo svajonė, tarpžvaigždiniai erdvėlaiviai ir galimybė keliauti laiku yra mokslinės fantastikos klišės. Daugeliu atžvilgių jie atspindi didžiausias žmonijos viltis ir vis dėlto remiasi technologijomis, kurios viršija tai, kas šiuo metu žinoma. Tačiau nuolat vykdomi ir tobulinami nauji eksperimentai. Jei mums pasisekė, ką galime rasti už horizonto? Ethan Siegel iš Medium.com atsako į šį klausimą:
- „Salik.biz“
"Darant prielaidą, kad mums pasisekė, kokie moksliniai eksperimentai per ateinančius kelis dešimtmečius galėtų mums atverti mokslinės fantastikos galimybes?"
Yra keletas fantastiškų galimybių, kurios galėtų sukrėsti mūsų realybę iki XXI amžiaus pabaigos.
Bet kurioms kada nors pastatytoms raketoms reikia degalų. Bet jei mes sukurtume tamsiosios medžiagos variklį, naują kurą būtų galima rasti pažodžiui kiekviename žingsnyje per galaktiką.
Tamsi materija gali būti neribotas kuro šaltinis, kurio mums nereikia nešiotis
Reklaminis vaizdo įrašas:
Viena didžiausių mokslo paslapčių iš tikrųjų yra tamsiosios medžiagos prigimtis. Mes žinome, kad jis egzistuoja per netiesioginį stebėjimą, ir žinome, kad jo yra daug. Sudėjus visą įprastą materiją didelėje galaktikoje, paaiškėja, kad tamsiosios medžiagos yra penkis kartus daugiau. Beveik neabejotinai jį sudaro dalelės, turinčios keletą bendrų savybių:
- jie turi mišių
- jie neturi nei elektrinio, nei spalvoto krūvio
- jie sąveikauja gravitaciškai
- tam tikru lygiu jie turi susidurti tarpusavyje ir (arba) su įprastomis medžiagomis
Iš garsiosios Einsteino formulės E = mc2 mes sužinojome, kad tamsiosios medžiagos turi didžiulį kiekį energijos: penkis kartus daugiau nei visos paprastosios materijos kartu sudėjus. Jei visata yra gera mums, galime pamėginti ją išgauti.
Masinis „Abell 370“pasiskirstymas, rekonstruotas naudojant gravitacinius lęšius, rodo du didelius difuzinius masės halus, atitinkančius dviejų susijungiančių grupių tamsiąją medžiagą. Bet kurioje įprastos medžiagos sankaupoje ir jos viduje yra penkis kartus daugiau tamsiosios medžiagos.
Daugybė eksperimentų ieško tamsiosios medžiagos susidūrimo tiek su įprasta materija, tiek su savimi. Apskritai, yra dviejų rūšių dalelės: fermionai (su puse sveiko skaičiaus verpimo) ir bozonai (su sveikais skaičiais, sukiniais). Jei tamsiosios medžiagos yra bozonas, tai reiškia, kad greičiausiai tai yra jos pačios dalelė, o tai reiškia, kad jei paimsite dvi tamsiosios medžiagos daleles ir priversite jas sąveikauti viena su kita, jos viena kitą sunaikins. Ir jei jie bus sunaikinti, jie gamins gryną energiją. Kitaip tariant, tai yra nemokamas, neribotas energijos šaltinis, kurio yra visur ir gausu. Ir net nereikia to neimti su savimi, jei nuspręsite kirsti Visatą. Todėl, kai išgirsti apie eksperimentus tamsiosios medžiagos paieškai, neribota, nemokama energija yra mūsų pagrindinis, norimas tikslas.
„Star Trek“metmenų lauko, kuris sutraukia priešais esančią erdvę, ilgindamas erdvę už jos, iliustracija
Antimaterio masė gali būti neigiama, tai reiškia, kad tai gali būti metmenų pavaros raktas
Jei norite keliauti į žvaigždes, įprasti energijos ir degalų šaltiniai jus nuves tik nuo tvoros iki pietų miego. Arba jie judės ne greičiau nei šviesos greičiu. Artimiausia Saulės tipo žvaigždė su potencialiai pritaikytais pasauliais Tau Ceti yra nutolusi apie 12 šviesmečių. Tai yra, vien kelionė pirmyn ir atgal užtruks bent pusę jūsų gyvenimo. Bet jei galėtume sutraukti priešais esančią erdvę, kai keliaujame per tarpžvaigždinę erdvę, išplėsdami ją už mūsų, mes galime ten patekti daug greičiau. Tai buvo idėja, kurią 1994 m. Sugalvojo astrofizikas Miguelis Alcubierra, kuris vėliau ją įformino pagal griežto mokslo kanonus.
Tik dabar, norint išspręsti Alcubierrą, reikalinga neigiama masė
Norint tinkamai parinkti laiko ir laiko konfigūraciją, reikalingą metmenims pagreitinti, reikia įvykdyti dvi sąlygas: didžiulį energijos kiekį ir neigiamą masę. Ši neigiama masė, kuri vis dar žinoma tik popieriuje, reikalinga teisingam erdvės laiko kreivumui ir todėl metmeniui judėti. Bet mes niekada neišmatuojome antimaterijos dalelių masės; jie krinta "žemyn" arba "aukštyn" gravitaciniame lauke, tai vis dar nežinoma. CERN ALPHA eksperimentas šiuo metu matuoja antimaterijos gravitacinį poveikį ir jo elgesį gravitaciniame lauke. Jei atsakymas yra „aukštyn“gravitaciniame lauke, mes tiesiog gausime savo neigiamą masę ir surinksime metmenų pavarą.
„Virtual IronBird“įrankis leidžia sukurti dirbtinę gravitaciją, tačiau reikalauja daug energijos ir suteikia galimybę suteikti tik specifinę centripetalinę jėgą. Tikrai dirbtinei gravitacijai būtų reikalinga neigiama masė
Neigiama masė taip pat leistų sukurti dirbtinę gravitaciją
Ta pati galimybė - neigiamos masės egzistavimas Visatoje - leistų mums sukurti dirbtinį gravitacinį lauką. Teigiamų ir neigiamų krūvių buvimas elektromagnetikoje leidžia mums sukurti laidus, valdyti elektrinius laukus ir ekranuoti tuos elektrinius laukus. Gravitacija, kaip mes ją dabar suprantame, turi tik vieną krūvį: teigiamą masę. Neigiamos masės buvimas leistų mums sukurti tikrą aplinką su nuliniu gravitacijos laipsniu ir suteiktų mums galimybę sukurti bet kokio masto dirbtinį gravitacinį lauką tarp dviejų teigiamų ir neigiamų masių sistemų.
Kelionės laiku idėja nuolat populiarėja mokslinėje fantastikoje. Bet jei visatoje yra uždaros savalaikės kreivės, tai ne tik įmanoma, bet ir neišvengiama.
Besisukanti visata galėtų leisti mums grįžti atgal į laiką
Tuo pačiu metu kelionės ne tik įmanomos, bet ir neišvengiamos … į priekį. Kadangi erdvę ir laiką jungia erdvės-laiko audinys, tai reikšmingai pakeis mūsų žinomą fiziką, kad laikas tekėtų priešinga kryptimi. Kosmose grįžti į pradinę padėtį yra gana paprasta: pati Žemė tai daro, kai sukasi aplink Saulę, tačiau tuo pat metu praleidžia nemažą atstumą į priekį, tai yra, laikas praeina, maždaug per vienerius metus. Nesunku sudaryti „į uždarą erdvę panašią kreivę“. Tačiau norint grįžti į pradinį tašką reikės kažko neįprasto: „uždara savalaikė kreivė“yra savybė, kurios nėra mūsų besiplečiančioje, materijos užpildytoje Visatoje. Nebent visata sukasi.
Besisukančioje visatoje yra tikslus sprendimas, kuriame materijos tankis ir kosmologinė konstanta (dar vadinama tamsiąja energija) turi tam tikras reikšmes, o visatoje turi būti uždaros, į laiką panašios kreivės. Iki šiol mes tik nustatėme apribojimus bendrajai, visuotinei Visatos rotacijai, tačiau jos visiškai neišskyrėme. Jei Visata sukasi tam tikru greičiu, kurį subalansuoja nurodytas materijos tankis ir kosmologinė konstanta, bus absoliučiai įmanoma grįžti atgal į laiką ir grįžti į tikslią vietą, kurioje pradėjote, ne tik erdvėje, bet ir erdvėje-laike. Didelės apimties giliųjų dangaus struktūrų tyrimai, kurių metu būtų stebimi WFIRST arba LSST observatorijos, galėtų parodyti tokį sukimąsi, jei toks yra.
Koncepcinis NASA palydovo WFIRST vaizdas, kuris į kosmosą pateks 2024 m. Ir suteiks mums tiksliausius tamsiosios energijos matavimus, taip pat atliks kitus atradimus
Visada egzistuoja egzotiškesnės galimybės, nei leidžia mokslas - fizinių objektų teleportavimas, momentinis judėjimas tarp atvirų vietų (sliekų skyles) arba ryšys greitesnis nei šviesos greitis, tačiau tam prireiks kur kas sudėtingesnių šokių su tamburinais nei paprasto eksperimento su dviem galimais rezultatais. Tačiau mes vis žiūrime. Mokslas nėra vienpusė istorija. Tai nuolatinis detektyvo pasakojimas, kuriame kiekvienas atradimas, kiekvienas duomenų taškas ir kiekvienas eksperimentas neišvengiamai ateityje kelia gilesnius klausimus. Svarbu kelyje būti atviriems.
Ilja Khel