Salah satu fakta yang paling mengejutkan dalam sains adalah betapa universalnya hukum alam. Setiap zarah mematuhi peraturan yang sama, mengalami kekuatan yang sama, wujud dalam pemalar asas yang sama, tidak kira di mana dan kapan ia berada. Dari sudut pandang graviti, setiap zarah alam semesta individu mengalami pecutan graviti yang sama atau kelengkungan ruang-waktu yang sama, tanpa mengira sifat apa yang ada.
Walau apa pun, ia mengikut teori. Dalam praktiknya, beberapa perkara sangat sukar untuk diukur. Foton dan zarah stabil biasa jatuh sama, seperti yang diharapkan, di medan graviti, dan Bumi memaksa mana-mana zarah besar untuk memecut ke arah pusatnya pada kelajuan 9.8 m / s2. Tetapi tidak kira bagaimana kami mencuba, kami tidak pernah dapat mengukur pecutan graviti antimateri. Ia harus dipercepat dengan cara yang sama, tetapi sehingga kita mengukurnya, kita tidak pasti. Salah satu eksperimen bertujuan untuk mencari jawapan untuk soalan ini, sekali dan untuk semua. Bergantung pada apa yang dia dapati, kita mungkin selangkah lebih dekat dengan revolusi ilmiah dan teknologi.
Adakah anti-graviti wujud?
Anda mungkin tidak menyedari hal ini, tetapi ada dua cara yang sama sekali berbeza untuk mewakili massa. Di satu pihak, ada jisim yang semakin cepat ketika anda menggunakan kekuatan: itu adalah persamaan terkenal di Newton, di mana F = ma. Ia sama dengan persamaan Einstein E = mc2, dari mana anda dapat mengira berapa banyak tenaga yang anda perlukan untuk membuat zarah (atau antipartikel) dan berapa banyak tenaga yang anda dapat ketika memusnahkannya.
Tetapi ada jisim lain: graviti. Adalah jisim, m, yang muncul dalam persamaan berat di permukaan Bumi (W = mg) atau hukum graviti Newton, F = GmM / r2. Dalam kes perkara biasa, kita tahu bahawa kedua-dua jisim ini - jisim inersia dan graviti - harus sama dengan 1 bahagian terdekat dalam 100 bilion, berkat kekangan eksperimen yang telah ditetapkan oleh Laurent Eotvos lebih dari 100 tahun yang lalu.
Tetapi dalam kes antimateri, kita tidak dapat mengukur semua ini. Kami menggunakan daya bukan graviti pada antimateri dan melihatnya semakin cepat; kami mencipta dan memusnahkan antimateri; kita tahu dengan tepat bagaimana jisim inersia berkelakuan - seperti jisim inersia jirim biasa. F = ma dan E = mc2 berfungsi dalam kes antimateri dengan cara yang sama seperti perkara biasa.
Tetapi jika kita ingin mengetahui tingkah laku graviti antimateri, kita tidak boleh menjadikan teori sebagai asas; kita mesti mengukurnya. Nasib baik, percubaan sedang dijalankan untuk mengetahui dengan tepat: percubaan ALPHA di CERN.
Video promosi:
Salah satu kejayaan besar yang berlaku baru-baru ini adalah penciptaan bukan sahaja zarah-zarah dari antimateri, tetapi juga keadaan terikat yang neutral dan stabil di dalamnya. Antiproton dan positron (antielektron) dapat dibuat, diperlahankan, dan dipaksa untuk berinteraksi antara satu sama lain untuk membentuk antihidrogen neutral. Dengan menggunakan gabungan medan elektrik dan magnet, kita dapat mengurung antiatom ini dan menjauhkannya dari bahan, yang akan menyebabkan pemusnahan sekiranya berlaku perlanggaran.
Kami berjaya memastikannya stabil selama 20 minit pada satu masa, jauh melebihi skala waktu mikrodetik yang biasanya dialami oleh zarah asas yang tidak stabil. Kami melepaskan foton ke arah mereka dan mendapati bahawa mereka mempunyai spektrum pelepasan dan penyerapan yang sama dengan atom. Kami telah menentukan bahawa sifat antimateri sama seperti yang diramalkan oleh fizik standard.
Kecuali yang graviti, tentu saja. Pengesan ALPHA-g baru, yang dibina di kilang Kanada TRIUMF dan dihantar ke CERN awal tahun ini, akan meningkatkan percepatan graviti antimateri ke tahap kritikal. Adakah antimateri mempercepat dengan adanya medan graviti di permukaan Bumi menjadi 9,8 m / s2 (bawah), -9,8 m / s2 (naik), 0 m / s2 (jika tidak ada percepatan gravitasi), atau ke nilai lain ?
Dari sudut pandang teori dan praktikal, hasil apa pun selain yang diharapkan +9.8 m / s2 akan benar-benar revolusioner.
Analog antimateri bagi setiap zarah bahan harus mempunyai:
- jisim yang sama
- pecutan yang sama dalam bidang graviti
- bertentangan dengan cas elektrik
- putaran bertentangan
- sifat magnet yang sama
- harus mengikat dengan cara yang sama ke dalam atom, molekul dan struktur yang lebih besar
- harus mempunyai spektrum peralihan positron yang sama dalam pelbagai konfigurasi.
Sebilangan sifat ini telah diukur dari masa ke masa: jisim inersia antimateri, muatan elektrik, sifat putaran dan magnet terkenal dan dikaji. Sifat mengikat dan sementara diukur oleh pengesan lain dalam eksperimen ALPHA dan sesuai dengan ramalan fizik zarah.
Tetapi jika pecutan graviti berubah menjadi negatif dan bukannya positif, itu secara harfiah akan menjadikan dunia terbalik.
Pada masa ini, tidak ada yang disebut sebagai pengalir graviti. Pada konduktor elektrik, caj percuma tinggal di permukaan dan boleh bergerak, mengagihkan diri sebagai tindak balas kepada sebarang cas yang berdekatan. Sekiranya anda mempunyai cas elektrik di luar konduktor elektrik, bahagian dalam konduktor akan terlindung dari sumber elektrik tersebut.
Tetapi tidak ada cara untuk melindungi diri daripada kekuatan graviti. Tidak ada cara untuk menyetel medan graviti yang seragam di kawasan ruang tertentu, seperti antara plat selari kapasitor elektrik. Sebab? Tidak seperti daya elektrik, yang dihasilkan oleh cas positif dan negatif, hanya ada satu jenis "cas" graviti - jisim / tenaga. Kekuatan graviti selalu menarik dan tidak ada cara untuk mengubahnya.
Tetapi jika anda mempunyai jisim graviti negatif, semuanya akan berubah. Sekiranya antimateri benar-benar menunjukkan sifat anti-graviti, jatuh ke atas dan tidak turun, maka berdasarkan graviti, ia terdiri daripada anti-jisim atau anti-tenaga. Menurut undang-undang fizik seperti yang kita ketahui, tidak ada anti-massa atau anti-tenaga. Kita dapat membayangkannya dan membayangkan bagaimana mereka akan bersikap, tetapi kita mengharapkan antimateri mempunyai jisim dan tenaga normal ketika datang ke graviti.
Sekiranya wujud anti-massa, banyak kemajuan teknologi yang diimpikan oleh penulis fiksyen sains selama bertahun-tahun secara tiba-tiba akan dapat dilaksanakan secara fizikal.
- Kita boleh membuat konduktor graviti dengan melindungi diri daripada daya graviti.
- Kita boleh membuat kapasitor graviti di ruang angkasa dan membuat medan graviti buatan.
- Kita bahkan dapat membuat pemacu warp, kerana kita memiliki kemampuan untuk mengubah bentuk ruang dengan cara yang sama seperti penyelesaian matematik relativiti umum yang dicadangkan oleh Miguel Alcubierre pada tahun 1994.
Ini adalah peluang luar biasa yang dianggap hampir mustahil oleh semua ahli fizik teori. Tetapi tidak kira seberapa liar atau tidak terpikirkan teori anda, anda mesti menyokongnya atau membantahnya secara eksklusif dengan data eksperimen. Hanya dengan mengukur dan menguji alam semesta anda dapat mengetahui dengan tepat bagaimana undang-undangnya berfungsi.
Sehingga kita mengukur percepatan graviti antimateri dengan ketepatan yang diperlukan untuk menentukan sama ada jatuh atau turun, kita harus terbuka terhadap kemungkinan bahawa alam tidak berperilaku seperti yang kita harapkan. Prinsip kesetaraan mungkin tidak berfungsi dalam kes antimateri; ia boleh menjadi 100% anti-prinsip. Dan dalam kes ini, dunia kemungkinan baru akan terbuka. Kami akan mengetahui jawapannya dalam beberapa tahun, dengan melakukan eksperimen sederhana: letakkan antiatom di medan graviti dan lihat bagaimana ia akan jatuh.
Ilya Khel
