La collaboration ALPHA a mené l'expérience la plus précise jamais réalisée pour mesurer le comportement de l'antimatière neutre dans un champ gravitationnel. En fonction des résultats, cela pourrait ouvrir la porte à de nouvelles technologies incroyables. De nombreuses technologies de science-fiction resteront dans le domaine de la fiction pendant longtemps (ou pour toujours), à moins que la physique ne change. Mais de nombreuses expériences peuvent vérifier cela aussi?
Le rêve de la communication instantanée, des vaisseaux spatiaux interstellaires et de la capacité de voyager dans le temps sont des clichés éculés de la science-fiction. À bien des égards, ils représentent les plus grands espoirs de l'humanité, tout en s'appuyant sur une technologie qui va au-delà de ce que l'on sait actuellement. Cependant, de nouvelles expériences sont constamment menées et développées. Si nous avons de la chance, que pouvons-nous trouver au-delà de l'horizon? Ethan Siegel de Medium.com répond à la question suivante:
"En supposant que nous ayons de la chance, quel genre d'expériences scientifiques au cours des prochaines décennies pourraient nous ouvrir des opportunités de science-fiction?"
Il existe des opportunités fantastiques qui pourraient bouleverser notre réalité d'ici la fin du 21e siècle.
Toutes les fusées jamais construites nécessitent du carburant. Mais si nous devions créer un moteur à matière noire, un nouveau carburant pourrait être trouvé littéralement à chaque étape du chemin à travers la galaxie.
La matière noire peut être une source illimitée de carburant que nous n'avons pas besoin de transporter
Vidéo promotionelle:
L'un des plus grands mystères de la science est, en fait, la nature de la matière noire. Nous savons qu'il existe par observation indirecte, et nous savons qu'il y en a beaucoup. Si vous additionnez toute la matière ordinaire dans une grande galaxie, il s'avère qu'il y a cinq fois plus de matière noire. Et il est presque certainement composé de particules ayant des propriétés communes:
- ils ont de la masse
- ils n'ont pas de charge électrique ou colorée
- ils interagissent gravitationnellement
- ils doivent, à un certain niveau, se heurter les uns aux autres et / ou avec la matière ordinaire
À partir de la célèbre formule E = mc2 d'Einstein, nous avons appris que la matière noire contient une énorme quantité d'énergie: cinq fois plus que toute la matière ordinaire combinée. Si l'univers est bon pour nous, nous pourrions essayer de l'extraire.
La distribution de masse d'Abell 370, reconstruite à l'aide de lentilles gravitationnelles, montre deux grands halos de masse diffus correspondant à la matière noire des deux amas fusionnés. Il y a cinq fois plus de matière noire à proximité et à l'intérieur de toute accumulation de matière ordinaire.
De nombreuses expériences recherchent des collisions de matière noire à la fois avec la matière ordinaire et avec elle-même. En général, il existe deux types de particules: les fermions (à spin demi-entier) et les bosons (à spin entier). Si la matière noire est un boson, cela signifie qu'il s'agit probablement de sa propre antiparticule, ce qui signifie que si vous prenez deux particules de matière noire et les forcez à interagir l'une avec l'autre, elles s'annihileront mutuellement. Et s'ils sont détruits, ils produiront de l'énergie pure. En d'autres termes, il s'agit d'une source d'énergie gratuite et illimitée, disponible partout et en abondance. Et vous n'avez même pas besoin de l'emporter avec vous si vous décidez de traverser l'Univers. Par conséquent, lorsque vous entendez parler d'expériences de recherche de matière noire, une énergie illimitée et gratuite est notre objectif ultime et souhaité.
Une illustration d'un champ de distorsion Star Trek qui réduit l'espace devant lui, allongeant l'espace derrière lui
L'antimatière peut avoir une masse négative, ce qui signifie qu'elle pourrait être la clé d'un entraînement de chaîne
Si vous souhaitez voyager vers les étoiles, les sources d'énergie et de carburant conventionnelles ne vous permettront de passer de la clôture qu'à l'heure du déjeuner. Ou ils ne se déplaceront pas plus vite que la vitesse de la lumière. L'étoile de type solaire la plus proche avec des mondes potentiellement habitables, Tau Ceti, est à environ 12 années-lumière. Autrement dit, le voyage aller-retour prendra à lui seul au moins la moitié de votre vie. Mais si nous pouvions réduire l'espace devant nous lorsque nous voyageons dans l'espace interstellaire tout en l'agrandissant derrière nous, nous pourrions y arriver beaucoup plus rapidement. C'est l'idée que l'astrophysicien Miguel Alcubierra a eue en 1994, qui l'a formalisée plus tard selon les canons de la science stricte.
Seulement maintenant, pour résoudre Alcubierra, une masse négative est nécessaire
Pour obtenir la configuration correcte de l'espace-temps nécessaire à l'accélération de l'entraînement de chaîne, deux conditions doivent être réunies: une quantité d'énergie colossale et l'existence d'une masse négative. Cette masse négative, qui n'est encore connue que sur le papier, est nécessaire pour la bonne courbure de l'espace-temps, et donc pour le mouvement de chaîne. Mais nous n'avons jamais mesuré la masse des particules d'antimatière; ils tombent "vers le bas" ou "vers le haut" dans le champ gravitationnel, cela est encore inconnu. L'expérience ALPHA du CERN mesure actuellement les effets gravitationnels de l'antimatière et son comportement dans un champ gravitationnel. Si la réponse est de tomber "vers le haut" dans le champ gravitationnel, nous obtiendrons simplement notre masse négative et assemblerons le lecteur de chaîne.
L'outil Virtual IronBird vous permet de créer une gravité artificielle, mais nécessite beaucoup d'énergie et vous permet de fournir uniquement une force centripète spécifique. La véritable gravité artificielle nécessiterait une masse négative
Une masse négative nous permettrait également de créer une gravité artificielle
La même possibilité - l'existence d'une masse négative dans l'Univers - nous permettrait de créer un champ gravitationnel artificiel. L'existence de charges positives et négatives dans l'électromagnétisme nous permet de créer des conducteurs, de manipuler les champs électriques et de protéger ces champs électriques. La gravité, telle que nous la comprenons maintenant, n'a qu'un seul type de charge: la masse positive. L'existence d'une masse négative nous permettrait de créer un véritable environnement en apesanteur et nous donnerait la possibilité de créer un champ gravitationnel artificiel de n'importe quelle ampleur entre deux systèmes de masse positive et négative.
L'idée du voyage dans le temps surgit constamment dans la science-fiction. Mais s'il existe des courbes temporelles fermées dans l'univers, ce n'est pas seulement possible, mais inévitable.
Un univers en rotation pourrait nous permettre de remonter le temps
Dans le même temps, le voyage dans le temps est non seulement possible, mais également inévitable … dans le sens avant. Puisque l'espace et le temps sont unis par le tissu de l'espace-temps, il faudra un remaniement significatif de la physique que nous connaissons pour faire passer le temps dans la direction opposée. Dans l'espace, revenir à sa position d'origine est assez simple: la Terre elle-même le fait lorsqu'elle tourne autour du Soleil, mais en même temps, elle passe une distance significative en avant dans le temps, c'est-à-dire que le temps passe, environ un an. Une «courbe semblable à un espace fermé» est facile à faire. Cependant, pour revenir au point de départ dans le temps, quelque chose d'inhabituel sera nécessaire: une "courbe temporelle fermée" est une caractéristique qui n'est pas présente dans notre Univers en expansion et rempli de matière. À moins que l'univers ne tourne.
Dans l'univers qui tourne, il existe une solution exacte dans laquelle la densité de la matière et la constante cosmologique (aka l'énergie noire) ont certaines valeurs, et l'univers doit avoir des courbes proches du temps. Jusqu'à présent, nous n'avons imposé que des restrictions à la rotation générale et globale de l'Univers, mais ne l'avons pas complètement exclue. Si l'univers tourne à une certaine vitesse, qui est équilibrée par une densité donnée de matière et une constante cosmologique, il sera absolument possible de remonter dans le temps et de revenir à l'endroit exact d'où vous avez commencé, non seulement dans l'espace, mais aussi dans l'espace-temps. Des études à grande échelle des structures du ciel profond, qui peuvent fournir des observations des observatoires WFIRST ou LSST, pourraient révéler une telle rotation, le cas échéant.
Image conceptuelle du satellite WFIRST de la NASA, qui ira dans l'espace en 2024 et nous fournira les mesures les plus précises de l'énergie noire, et fera également d'autres découvertes
Il y a toujours des possibilités plus exotiques que ne le permet la science - téléportation d'objets physiques, mouvement instantané entre des lieux ouverts (trous de ver) ou communication plus rapide que la vitesse de la lumière - mais cela nécessitera des danses beaucoup plus complexes avec des tambourins que de mener une simple expérience avec deux résultats possibles. Cependant, nous continuons à chercher. La science n'est pas une histoire à sens unique. C'est une histoire policière en cours, où chaque découverte, chaque point de données et chaque expérience conduisent inévitablement à des questions plus profondes à l'avenir. Il est important de garder l'esprit ouvert en cours de route.
Ilya Khel
