La colaboración de ALPHA se acercó más a medir el comportamiento de la antimateria neutral en un campo gravitacional. Los resultados pueden abrir la puerta a nuevas y sorprendentes tecnologías.Sueños de mensajería instantánea, naves espaciales interestelares y la capacidad de viajar en el tiempo: estos son los soportes de la ciencia ficción. En muchos sentidos, representan las mayores esperanzas de la humanidad, pero se basan en tecnologías que van más allá de la ciencia conocida de hoy. Y, sin embargo, dados los experimentos al frente de las aperturas, es posible que se abra una nueva puerta en cualquier momento. Si tenemos suerte, ¿qué nos espera más allá del horizonte? Esto es exactamente lo que el lector Igor Zhbanov quiere saber:
Si tenemos suerte, ¿qué tipo de experimentos científicos planeados para los próximos veinte años pueden abrirnos nuevas formas de crear tecnologías de ciencia ficción?
Hay muchas oportunidades fantásticas que pueden cambiar nuestra realidad para fines del siglo XXI.
Todos los cohetes inventados necesitan algún tipo de combustible, pero si haces un motor sobre materia oscura, puedes encontrar combustible nuevo simplemente moviéndote por la galaxiaLa materia oscura (TM) puede convertirse en una fuente ilimitada de combustible que no necesita llevarse con usted. Uno de los mayores misterios de la ciencia es la naturaleza de TM. Gracias a las mediciones indirectas, sabemos de su existencia y de su gran número. Si recolectamos todo el HM presente en una galaxia tan grande como la nuestra, resultará ser cinco veces más que la materia normal (basada en átomos). Es casi seguro que consta de partículas con las siguientes propiedades:
• tienen masa,
• no tienen carga eléctrica o de color,
• interactúan gravitacionalmente,
• y hasta cierto punto, deben colisionar consigo mismos y con la materia normal.
De la famosa ecuación de Einstein E = mc
2, sabemos que una gran energía se almacena en una TM: cinco veces más que en toda la materia ordinaria. Si el Universo es favorable para nosotros, podemos usarlo.
La distribución de masa en el cúmulo de galaxias Abell 370 , construida sobre la base de lentes gravitacionales, muestra dos grandes halos de masa dispersos correspondientes a HM y dos cúmulos en colisión. Alrededor y dentro de cada galaxia, cúmulo y matriz masiva de materia ordinaria, hay 5 veces más TM.Muchos experimentos buscan colisiones de TM con normal y consigo mismo. Hay dos tipos de partículas: fermiones (con giros de medio entero) y bosones (con giros completos). Si una TM consiste en bosones, entonces es muy probable que sea una antipartícula propia, lo que significa que si puede atrapar un par de partículas TM y hacer que interactúen entre sí, se aniquilan. Y si se aniquilan, darán energía pura. En otras palabras, será una fuente de energía gratuita e ilimitada, que está en todas partes, donde quiera que vaya. Y dado que está en todas partes, ni siquiera necesita llevarlo consigo a lo largo del camino del universo. Por lo tanto, en el caso de experimentos que buscan TM, el sueño final es la energía ilimitada y gratuita.
Un campo warp de Star Trek que acorta el espacio al frente y alarga la espaldaLa antimateria puede tener una masa negativa, lo que significa que puede ser la clave para crear un
motor warp . Si desea viajar a las estrellas, las fuentes normales de energía y combustible no le permitirán viajar demasiado lejos. O, literalmente, no le permitirán viajar demasiado rápido: siempre estará limitado por la velocidad de la luz. La estrella similar al sol más cercana con planetas potencialmente adecuados para la vida,
Tau Ceti , está a 12 años luz de nosotros, lo que significa que un simple viaje allí y el envío de información al respecto se remontará no menos de una generación entera. Pero si pudiéramos exprimir el espacio frente a nosotros en un viaje a través del espacio interestelar, mientras expandimos el espacio detrás de nosotros, podríamos llegar mucho más rápido. Esta idea se basa en el motor de urdimbre, que en 1994 el astrofísico
Miguel Alcubierre colocó rieles físicos confiables.
La solución de Alcubierre para la teoría de la relatividad, que le permite moverse de manera similar a un motor warp. Esta solución requiere una masa negativa.Para crear la configuración necesaria de espacio-tiempo requerida para el motor warp, se necesitan dos cosas: una gran cantidad de energía y la existencia de una masa negativa. Esta masa negativa, cuya presencia solo se supone, es necesaria para la deformación del espacio-tiempo de una manera especial necesaria para la implementación del motor warp. Todavía no hemos medido la masa de partículas de antimateria; caen en el campo gravitacional "arriba" o "abajo", todavía tenemos que verificar en el experimento. El experimento
ALPHA en el CERN ahora se está llevando a cabo para medir el efecto de la gravedad sobre la antimateria y el comportamiento de la antimateria en un campo gravitacional. Si resulta que cae "arriba" en el campo gravitacional, podemos obtener la masa negativa que necesitamos, y el motor de urdimbre será posible.
La herramienta Virtual IronBird para el Módulo de Alojamiento Centrífuga (CAM) en la ISS es una forma de crear gravedad artificial, pero necesita mucha energía, y solo le permite crear un tipo específico de fuerza centrípeta. La verdadera gravedad artificial requeriría la manipulación de la masa negativa.Además, la masa negativa nos permitiría crear gravedad artificial. Esta posibilidad de la existencia de masa negativa en el Universo nos permitiría crear un campo gravitacional artificial de la forma en que no podemos hacerlo ahora. La existencia de una carga positiva y negativa en el electromagnetismo nos permite crear conductores, gracias a los cuales podemos manipular el campo eléctrico entre ellos y cerrarnos del campo eléctrico fuera de ellos. La gravedad, tal como la entendemos ahora, tiene solo un tipo de carga: una masa positiva. Sin embargo, la existencia de una masa negativa nos permitiría crear un entorno con gravedad verdaderamente cero, si podemos configurarlo correctamente, y también nos da la oportunidad de crear un campo de gravedad artificial de cualquier potencia entre dos sistemas con masa positiva y negativa.
La idea de viajar en el tiempo hoy se refiere a la ciencia ficción. Sin embargo, si pueden existir bucles de tiempo cerrado en nuestro universo, esto no solo será posible, sino incluso inevitable.Un universo giratorio podría permitirnos viajar en el tiempo. El viaje en el tiempo no solo es posible, es inevitable: avanzar. Cuando el espacio y el tiempo se combinan en una sola estructura de espacio-tiempo, debe producirse una seria sacudida de la física que conocemos hoy para permitir el viaje hacia atrás en el tiempo. Es bastante fácil volver a su punto de partida en el espacio; La Tierra hace esto volviendo al punto de partida de la órbita alrededor del Sol, pero al mismo tiempo avanzando significativamente en el tiempo (por un año). Los bucles espaciales cerrados son fáciles de lograr. Pero para volver al punto de partida en el tiempo, se requiere algo inusual: no hay ciclos de tiempo cerrados en nuestro universo en expansión y lleno de materia. A menos, por supuesto, que el universo no gire.
Para la aparición de ciclos de tiempo cerrados, la rotación de una galaxia no es suficiente, es necesario que todo el Universo gireEn un universo giratorio, existe una solución exacta en la cual, si la densidad de la materia y la constante cosmológica (también es energía oscura) tienen ciertos valores, entonces existirán ciclos de tiempo cerrados en el universo. Hasta ahora, hemos limitado la rotación global del universo, pero no lo hemos descartado por completo. Si resulta que el Universo gira a cierta velocidad, equilibrando perfectamente los requisitos de la densidad de la materia y la constante cosmológica, entonces será muy posible retroceder en el tiempo y llegar al punto de partida no solo en el espacio sino también en el tiempo. Los estudios en profundidad de grandes áreas del cielo, como los próximos experimentos WFIRST y LSST, pueden detectar dicha rotación, si existe.
El concepto de satélite WFIRST de la NASA, que se supone que irá al espacio en 2024 y nos dará las mediciones más precisas de la energía oscura, así como descubrir otros hallazgos espaciales increíblesLa ciencia permite posibilidades más exóticas (teletransportación de objetos físicos, movimiento instantáneo entre diferentes puntos (agujeros de gusano) o comunicación más rápida que la luz), pero tales oportunidades requieren soluciones mucho más serias y complejas que un simple experimento que produce resultados inesperados pero aceptables. Sin embargo, debemos buscar esas oportunidades. La ciencia no es una historia con un objetivo final, donde descubrimos todo lo que es posible y luego nos detenemos. Esta es una historia de detectives en curso, donde cada descubrimiento, cada hito y cada experimento inevitablemente lleva a preguntas más profundas en el camino. Donde sea que este camino nos lleve, es importante imaginar estas oportunidades y lo que es necesario para su realización, en cada paso del viaje.
Ethan Siegel - astrofísico, divulgador científico, autor de ¡Comienza con un golpe! Escribió los libros "Más allá de la galaxia" [ Más allá de la galaxia ] y "Tracknología: la ciencia de Star Trek" [ Treknology ].Preguntas frecuentes: si el Universo se está expandiendo, ¿por qué no nos estamos expandiendo ? por qué la edad del Universo no coincide con el radio de su parte observada .