Kerjasama ALPHA telah melakukan eksperimen paling tepat yang pernah dilakukan untuk mengukur tingkah laku antimateri neutral dalam medan graviti. Bergantung pada hasilnya, ini dapat membuka pintu kepada teknologi baru yang luar biasa. Banyak teknologi fiksyen sains akan kekal dalam dunia fiksyen untuk masa yang lama (atau selama-lamanya), kecuali jika fizik berubah. Tetapi banyak eksperimen dapat menyemaknya juga?
Impian komunikasi segera, kapal angkasa antara bintang dan kemampuan untuk melakukan perjalanan dalam masa adalah klise fiksyen sains. Dalam banyak cara, mereka mewakili harapan terbesar umat manusia, namun bergantung pada teknologi yang melampaui apa yang diketahui sekarang. Walau bagaimanapun, eksperimen baru terus dijalankan dan dikembangkan. Sekiranya kita bernasib baik, apa yang dapat kita dapati di luar cakerawala? Ethan Siegel dari Medium.com menjawab soalan berikut:
"Dengan andaian kita bernasib baik, apa jenis eksperimen sains dalam beberapa dekad akan datang yang dapat membuka peluang fiksyen sains untuk kita?"
Ada beberapa peluang hebat yang dapat menggegarkan realiti kita pada akhir abad ke-21.
Mana-mana roket yang pernah dibina memerlukan bahan bakar. Tetapi jika kita membuat mesin materi gelap, bahan bakar baru dapat ditemukan secara harfiah setiap langkah melalui galaksi.
Bahan gelap boleh menjadi sumber bahan bakar tanpa had yang tidak perlu kita bawa
Video promosi:
Salah satu misteri terbesar dalam sains adalah hakikatnya perkara gelap. Kita tahu bahawa ia wujud melalui pemerhatian tidak langsung, dan kita tahu bahawa terdapat banyak. Sekiranya anda menambahkan semua benda biasa dalam galaksi besar, ternyata terdapat lima kali lebih banyak perkara gelap. Dan hampir pasti terdiri daripada zarah-zarah dengan beberapa sifat umum:
- mereka mempunyai jisim
- mereka tidak mempunyai cas elektrik atau berwarna
- mereka berinteraksi secara graviti
- mereka mesti, pada tahap tertentu, bertembung antara satu sama lain dan / atau dengan perkara biasa
Dari formula Einstein yang terkenal E = mc2, kami mengetahui bahawa bahan gelap mengandungi sejumlah besar tenaga: lima kali lebih banyak daripada gabungan bahan biasa. Sekiranya alam semesta itu baik untuk kita, kita mungkin akan mencuba mengoreknya.
Taburan jisim Abell 370, yang disusun semula menggunakan lensa graviti, menunjukkan dua halos jisim besar dan tersebar yang sesuai dengan bahan gelap dari dua kluster yang bergabung. Terdapat lima kali lebih banyak bahan gelap di dekat dan di dalam sebarang pengumpulan bahan biasa.
Banyak eksperimen mencari perlanggaran bahan gelap baik dengan bahan biasa dan dengan dirinya sendiri. Secara umum, terdapat dua jenis zarah: fermion (dengan putaran separuh integer) dan boson (dengan putaran integer). Sekiranya bahan gelap adalah boson, ini bermakna kemungkinan besar adalah antipartikelnya sendiri, yang bermaksud bahawa jika anda mengambil dua zarah bahan gelap dan memaksa mereka untuk berinteraksi antara satu sama lain, mereka akan saling memusnahkan. Dan jika mereka musnah, mereka akan menghasilkan tenaga yang murni. Dengan kata lain, ia adalah sumber tenaga percuma dan tanpa had yang terdapat di mana-mana dan dalam jumlah yang banyak. Dan anda juga tidak perlu membawanya jika anda memutuskan untuk menyeberangi Alam Semesta. Oleh itu, apabila anda mendengar tentang eksperimen untuk mencari bahan gelap, tenaga bebas tanpa had adalah matlamat utama yang kami mahukan.
Ilustrasi medan melengkung Star Trek yang mengecilkan ruang di hadapannya, memanjangkan ruang di belakangnya
Antimateri boleh mempunyai jisim negatif, yang bermaksud ia boleh menjadi kunci untuk pemacu melengkung
Sekiranya anda ingin pergi ke bintang-bintang, sumber tenaga dan bahan bakar konvensional hanya akan membawa anda dari pagar sehingga waktu makan tengah hari. Atau mereka tidak akan bergerak lebih pantas daripada kelajuan cahaya. Bintang jenis suria terdekat dengan dunia yang berpotensi dapat dihuni, Tau Ceti, terletak kira-kira 12 tahun cahaya. Maksudnya, perjalanan pergi balik sahaja akan memakan masa sekurang-kurangnya separuh daripada nyawa anda. Tetapi jika kita dapat mengecilkan ruang di depan kita ketika kita melalui ruang antara bintang sambil memperluasnya di belakang kita, kita dapat sampai di sana lebih cepat. Inilah idea yang dicetuskan oleh ahli astrofizik Miguel Alcubierra pada tahun 1994, yang kemudian meresmikannya menurut peraturan sains ketat.
Hanya sekarang, untuk menyelesaikan Alcubierra, diperlukan jisim negatif
Untuk mencapai konfigurasi ruang-waktu yang betul yang diperlukan untuk mempercepat pemacu melengkung, dua syarat mesti dipenuhi: sejumlah besar tenaga dan kewujudan jisim negatif. Jisim negatif ini, yang hanya diketahui di atas kertas, diperlukan untuk kelengkungan ruang-waktu yang betul, dan oleh itu untuk pergerakan melengkung. Tetapi kita tidak pernah mengukur jisim zarah antimateri; mereka jatuh "turun" atau "naik" di medan graviti, ini masih belum diketahui. Percubaan ALPHA CERN kini sedang mengukur kesan graviti antimateri dan tingkah lakunya dalam medan graviti. Sekiranya jawapannya adalah "jatuh" di medan graviti, kita hanya akan memperoleh jisim negatif kita dan mengumpulkan pemacu melengkung.
Alat Virtual IronBird membolehkan anda membuat graviti buatan, tetapi memerlukan banyak tenaga dan membolehkan anda memberikan daya sentripetal tertentu sahaja. Graviti buatan yang betul memerlukan jisim negatif
Jisim negatif juga membolehkan kita membuat graviti buatan
Kemungkinan yang sama - adanya jisim negatif di Alam Semesta - akan memungkinkan kita membuat medan graviti buatan. Kewujudan cas positif dan negatif dalam elektromagnetisme membolehkan kita membuat konduktor, memanipulasi medan elektrik, dan melindungi medan elektrik tersebut. Graviti, seperti yang kita fahami sekarang, hanya mempunyai satu jenis cas: jisim positif. Kewujudan jisim negatif akan memungkinkan kita untuk mewujudkan persekitaran yang benar dengan graviti sifar dan akan memberi kita kemampuan untuk membuat medan graviti buatan dengan skala besar antara dua sistem jisim positif dan negatif.
Idea perjalanan masa terus muncul dalam fiksyen sains. Tetapi jika terdapat lekuk mirip waktu tertutup di alam semesta, ini bukan hanya mungkin, tetapi tidak dapat dielakkan.
Alam semesta yang berputar membolehkan kita kembali ke masa lalu
Pada masa yang sama, perjalanan waktu bukan hanya mungkin, tetapi juga tidak dapat dielakkan … ke arah depan. Oleh kerana ruang dan waktu disatukan oleh struktur ruang-waktu, ia akan memerlukan perubahan fizikal yang kita tahu untuk menjadikan aliran masa ke arah yang bertentangan. Di angkasa, kembali ke kedudukan asalnya cukup sederhana: Bumi sendiri melakukan ini ketika berputar mengelilingi Matahari, tetapi pada masa yang sama ia melewati jarak yang signifikan ke depan dalam waktu, iaitu, masa berlalu, sekitar satu tahun. "Keluk seperti ruang tertutup" mudah dibuat. Namun, untuk kembali ke titik awal, sesuatu yang tidak biasa akan diperlukan: "kurva seperti timel tertutup" adalah ciri yang tidak ada di Alam Semesta kita yang berkembang dan penuh dengan jirim. Kecuali alam semesta berputar.
Di alam semesta yang berputar, ada penyelesaian tepat di mana ketumpatan jirim dan pemalar kosmologi (aka tenaga gelap) mempunyai nilai-nilai tertentu, dan alam semesta mesti mempunyai lengkung seperti waktu tertutup. Sehingga kini, kami hanya mengenakan sekatan pada putaran Alam Semesta secara umum, tetapi tidak mengecualikannya sepenuhnya. Sekiranya alam semesta berputar pada kelajuan tertentu, yang diimbangi oleh ketumpatan jirim dan pemalar kosmologi, sangat mungkin untuk kembali ke masa dan kembali ke tempat yang tepat di mana anda bermula, bukan hanya di ruang angkasa, tetapi juga di ruang-waktu. Tinjauan skala besar struktur langit dalam, yang dapat memberikan pemerhatian dari observatorium WFIRST atau LSST, dapat mendedahkan putaran seperti itu, jika ada.
Imej konsep satelit WFIRST NASA, yang akan masuk ke angkasa pada tahun 2024 dan akan memberi kita pengukuran tenaga gelap yang paling tepat, dan juga membuat penemuan lain
Selalu ada kemungkinan lebih eksotik daripada yang diizinkan oleh sains - teleportasi objek fizikal, pergerakan seketika antara lokasi terbuka (lubang cacing), atau komunikasi lebih cepat daripada kelajuan cahaya - tetapi ini memerlukan tarian yang jauh lebih kompleks dengan rebana daripada percubaan sederhana dengan dua hasil yang mungkin. Namun, kami tetap melihat. Ilmu bukan cerita sehala. Ini adalah kisah detektif yang sedang berlangsung, di mana setiap penemuan, setiap titik data, dan setiap eksperimen pasti membawa kepada pertanyaan yang lebih mendalam di masa depan. Penting untuk terus berfikiran terbuka.
Ilya Khel
