En av de mest fantastiska fakta i vetenskap är hur den universella lagar karaktär. Varje partikel är underkastade samma regler och erfarenheter samma kraft finns i samma grundläggande konstanter, oavsett var och när. Ur synvinkel av gravitation varje enskild partikel i Universum upplever samma gravitationell acceleration eller samma krökning av rumtiden, oavsett vad de fastigheter.
I alla fall, det följer av teorin. I praktiken har vissa saker att mäta kan vara mycket svårt. Fotoner och vanliga partiklar som är lika stabil falla, som väntat, av gravitationsfält och Jorden gör någon massiv partikel för att påskynda mot dess centrum med en hastighet på 9,8 m/S2. Men hur vi än försökte lyckades vi aldrig att mäta tyngdaccelerationen av antimateria. Det är skyldig att påskynda också, men tills vi mäta det, vi kan inte vara säker. En av de experiment som är avsedda för att hitta svaret på den här frågan, en gång för alla. Beroende på vad han anser vi kan vara ett steg närmare den vetenskapliga och tekniska revolutionen.
Är det antigravitation?
Du kanske inte inser det, men det är två mycket olika metoder för att representera vikt. Å ena sidan, att det finns en massa som accelererar när du har installerat den kraft: är m i den berömda ekvation av Newton, där F = ma. Det är samma i Einsteins ekvation E = mc2, där du kan räkna ut hur mycket energi du behöver för att skapa en partikel (eller antipartikel) och hur mycket energi du kommer att få när det uppslukar.
Men det är en annan marken: gravitation. En massa, m, som visas i ekvation av vikt på ytan av Jorden (W = mg) eller den gravitationella Newtons lag, F = GmM/r2. I fall av vanlig materia vi vet att dessa två mass — tröghetssystem och gravitationella massa måste vara lika med en noggrannhet av 1 del i 100 miljarder, på grund av experimentella begränsningar, som grundades för över 100 år sedan av Laurent Universitet.
Men i fallet av antimateria skulle vi aldrig kunna mäta allt detta. Vi tillämpar icke-gravitationella krafter till antimateria och se hur den accelererar; vi skapa och förstöra och antimateria, vi vet exakt hur det beter sig tröga massan samma som den tröga massan av vanlig materia. F = ma och E = mc2 fungerar i händelse av antimateria samma som med vanlig materia.
Men om vi vill veta den gravitationella beteende av antimateria, vi kan inte bara baseras på teorin att vi har att mäta det. Lyckligtvis för närvarande experimentet utförs, uppgiften är att ta reda på exakt detta: ALPHA-experimentet vid CERN.
En av de största genombrotten som inträffade nyligen, var skapandet av inte bara partiklar av antimateria, men neutrala, stabila Stater som är bundna i dem. Antiprotoner och positroner (antielectrons) kan skapas, dras ned och tvingas att interagera med varandra och med bildandet av neutrala antihydrogen. Med hjälp av en kombination av elektriska och magnetiska fält, kan vi begränsa dessa som anti-atomer och hålla dem i ett stabilt tillstånd långt från frågan, vilket kommer att leda till förintelse i händelse av en kollision.
Vi lyckades att hålla dem i ett stabilt tillstånd för 20 minuter åt gången, vilket är mycket högre än den mikrosekund tidsskalor, som tenderar att uppleva instabila grundläggande partiklar. Vi sköt på dem med fotoner och fann att de har samma spektra av strålning och absorption som atomer. Vi bestämde att fastigheter av antimateria är samma som förutspåtts av standard fysik.
Utom allvar, förstås. Ny detektor ALPHA-g, som byggdes i den kanadensiska fabrik TRIUMF och levereras till CERN i början av detta år, bör förbättra gränserna för den gravitationella accelerationen av antimateria till en kritisk nivå. Om antimateria är snabbare i närvaro av ett gravitationsfält på Jordens yta till 9,8 m/S2 (ner), faller 9,8 m/S2 (upp), 0 m/S2 (i avsaknad av tyngdaccelerationen) eller till något annat värde?
Både teoretisk och praktisk synvinkel, ett resultat som skiljer sig från den förväntade +9,8 m/S2, som kommer att vara helt revolutionerande.
Analog av antimateria för varje partikel av materia måste ha:
- samma vikt
- samma acceleration i ett gravitationsfält
- motsatt elektrisk laddning
- motsatt spinn
- samma magnetiska egenskaper
- bör man kommunicera samma sak i atomer, molekyler och större strukturer
- bör ha samma utbud av positron övergångar i en mängd olika konfigurationer.
Vissa av dessa egenskaper var mätt över tid: den tröga massan av antimateria, elektrisk laddning, spinn och magnetiska egenskaper är väl kända och studerade. Länka och tillfälliga egenskaper mättes med andra detektorer i experimentet ALPHA och sammanfaller med förutsägelser om partikelfysik.
Men om den gravitationella accelerationen skulle vara negativa snarare än det positiva, det kommer att bokstavligen vända världen upp och ner.
För närvarande, det finns ingen sådan sak som en allvarlig dirigent. I en ledare, fria laddningar som befinner sig på ytan och inte kan flytta, flytta sig i svar på eventuella avgifter i närheten. Om du har en elektrisk laddning utanför den elektriska ledaren, insidan ledare kommer att vara avskärmade från denna källa av elektricitet.
Men för att försvara sig mot de krafter som på allvar finns det inget sätt. Det finns inget sätt att ange en enhetlig gravitationella fältet i en viss region av utrymme, till exempel mellan parallella plattor av en elektrisk kondensator. Anledningen? Till skillnad från den elektriska kraft som genereras positiva och negativa laddningar, det är bara en typ av gravitationell “kostnad” är massa/energi. Gravitationskraften alltid lockar och det ändras inte.
Men om du har negativa gravitationella massa, allt förändras. Om antimateria faktiskt manifesterar anti-gravitation egenskaper, faller upp, inte ner, i ljuset allvar den består av intimitet eller antienergy. Enligt fysikens lagar som vi känner av intimitet eller antienergy inte existerar. Vi kan föreställa oss dem och föreställa sig hur de kommer att bete sig, men vi räknar med att antimateria kommer att ha en normal vikt och normal energi, när man talar om gravitation.
Om antimass verkligen existerar, att många tekniska landvinningar, drömt om att science fiction-författare i många år, plötsligt kommer att bli fysiskt möjligt.
- Vi kan skapa ett gravitationsfält dirigent, distansera sig från den gravitationella krafter.
- Vi kan skapa gravitationella kondensator i rymden och skapa artificiell gravitation området.
- Vi kan även skapa en warp drive, som skulle förmåga för att tänja tid och rum samt krävs en matematisk lösning av den Allmänna relativitetsteorin, som föreslagits av Miguel Alcubierre i 1994.
Detta är en otrolig möjlighet, vilket är nästan omöjligt med alla fysiker-teoretiker. Men oavsett hur vild eller ofattbara var inte din teori, bör du säkerhetskopiera dem eller motbevisa uteslutande experimentella data. Bara att mäta Universum och utsätta den för kontroller, kan du se exakt hur att tillämpa sina lagar.
Tills vi mäta tyngdaccelerationen av antimateria med en precision som behövs för att avgöra om den faller upp eller ner, vi bör vara öppna för möjligheten att naturen inte beter sig som vi förväntar oss. Likvärdighet i princip kan inte användas i fall av antimateria, det kan vara 100% anyprincipal. Och i detta fall öppnas en värld av nya möjligheter. Svaret vet vi i ett par år, efter att ha genomfört ett enkelt experiment: lägg antiatom i ett gravitationsfält och se hur han kommer att falla.
Upp eller ner spel? Berätta för oss i vår chatt i Telegram.