A colaboração ALPHA conduziu o experimento mais preciso de todos os tempos para medir o comportamento da antimatéria neutra em um campo gravitacional. Dependendo dos resultados, isso pode abrir portas para novas tecnologias incríveis. Muitas tecnologias de ficção científica permanecerão no reino da ficção por muito tempo (ou para sempre), a menos que a física mude. Mas muitos experimentos podem verificar isso também?
O sonho da comunicação instantânea, as naves interestelares e a habilidade de viajar no tempo são clichês banais da ficção científica. De muitas maneiras, eles representam as maiores esperanças da humanidade e, ainda assim, contam com uma tecnologia que vai além do que é conhecido atualmente. No entanto, novos experimentos estão constantemente sendo realizados e desenvolvidos. Se tivermos sorte, o que podemos encontrar além do horizonte? Ethan Siegel do Medium.com responde à seguinte pergunta:
"Supondo que tenhamos sorte, que tipo de experimento científico nas próximas décadas poderia abrir oportunidades de ficção científica para nós?"
Existem oportunidades fantásticas que podem abalar nossa realidade até o final do século XXI.
Todos os foguetes já construídos requerem combustível. Mas se fôssemos criar um motor de matéria escura, novo combustível poderia ser encontrado literalmente a cada etapa do caminho através da galáxia.
A matéria escura pode ser uma fonte ilimitada de combustível que não precisamos carregar
Vídeo promocional:
Um dos maiores mistérios da ciência é, de fato, a natureza da matéria escura. Sabemos que existe por observação indireta e sabemos que existe muito. Se você somar toda a matéria comum em uma grande galáxia, descobrirá que há cinco vezes mais matéria escura. E é quase certo que é feito de partículas com algumas propriedades comuns:
- eles têm massa
- eles não têm carga elétrica ou colorida
- eles interagem gravitacionalmente
- eles devem, em um certo nível, colidir uns com os outros e / ou com matéria comum
Com a famosa fórmula de Einstein E = mc2, aprendemos que a matéria escura contém uma enorme quantidade de energia: cinco vezes mais do que toda a matéria comum combinada. Se o universo for bom para nós, podemos tentar extraí-lo.
A distribuição de massa de Abell 370, reconstruída usando lentes gravitacionais, mostra dois grandes halos de massa difusa correspondentes à matéria escura dos dois aglomerados que se fundem. Há cinco vezes mais matéria escura perto e dentro de qualquer acúmulo de matéria comum.
Muitos experimentos procuram colisões de matéria escura com matéria comum e consigo mesma. Em geral, existem dois tipos de partículas: férmions (com spin meio inteiro) e bósons (com spin inteiro). Se a matéria escura for um bóson, isso significa que provavelmente é sua própria antipartícula, o que significa que se você pegar duas partículas de matéria escura e forçá-las a interagir uma com a outra, elas se aniquilarão mutuamente. E se forem destruídos, eles produzirão energia pura. Em outras palavras, é uma fonte de energia gratuita e ilimitada que está disponível em todos os lugares e em abundância. E você nem precisa levá-lo se decidir atravessar o Universo. Portanto, quando você ouvir sobre experimentos para pesquisar a matéria escura, energia livre e ilimitada é nosso objetivo final desejado.
Uma ilustração de um campo de dobra de Star Trek que diminui o espaço na frente dele, aumentando o espaço atrás dele
A antimatéria pode ter massa negativa, o que significa que pode ser a chave para um mecanismo de dobra
Se você quiser viajar para as estrelas, as fontes convencionais de energia e combustível só o tirarão da cerca até a hora do almoço. Ou eles não se moverão mais rápido do que a velocidade da luz. A estrela do tipo solar mais próxima com mundos potencialmente habitáveis, Tau Ceti, está a cerca de 12 anos-luz de distância. Ou seja, apenas a viagem de ida e volta levará pelo menos metade da sua vida. Mas se pudéssemos encolher o espaço à nossa frente enquanto viajamos pelo espaço interestelar enquanto o expandimos atrás de nós, poderíamos chegar lá muito mais rápido. Foi esta a ideia que surgiu em 1994 o astrofísico Miguel Alcubierra, que depois a formalizou segundo os cânones da ciência estrita.
Só agora, para resolver Alcubierra, é necessária uma massa negativa
Para alcançar a configuração correta do espaço-tempo necessária para acelerar o warp drive, duas condições devem ser atendidas: uma quantidade colossal de energia e a existência de massa negativa. Essa massa negativa, que ainda é conhecida apenas no papel, é necessária para a curvatura correta do espaço-tempo e, portanto, para o movimento de dobra. Mas nunca medimos a massa das partículas de antimatéria; eles caem "para baixo" ou "para cima" no campo gravitacional, isso ainda é desconhecido. O experimento ALPHA do CERN está atualmente medindo os efeitos gravitacionais da antimatéria e seu comportamento em um campo gravitacional. Se a resposta for cair "para cima" no campo gravitacional, simplesmente pegaremos nossa massa negativa e montaremos o mecanismo de dobra.
A ferramenta Virtual IronBird permite que você crie gravidade artificial, mas requer muita energia e permite que você forneça apenas uma força centrípeta específica. A verdadeira gravidade artificial exigiria massa negativa
A massa negativa também nos permitiria criar gravidade artificial
A mesma possibilidade - a existência de massa negativa no Universo - nos permitiria criar um campo gravitacional artificial. A existência de cargas positivas e negativas no eletromagnetismo nos permite criar condutores, manipular campos elétricos e blindar esses campos elétricos. A gravidade, como a entendemos agora, tem apenas um tipo de carga: massa positiva. A existência de massa negativa nos permitiria criar um verdadeiro ambiente com gravidade zero e nos forneceria a habilidade de criar um campo gravitacional artificial de qualquer magnitude entre dois sistemas de massa positiva e negativa.
A ideia de viagem no tempo está constantemente surgindo na ficção científica. Mas se houver curvas fechadas tipo tempo no universo, isso não só é possível, mas inevitável.
Um universo em rotação poderia nos permitir voltar no tempo
Ao mesmo tempo, a viagem no tempo não é apenas possível, mas também inevitável … na direção para a frente. Uma vez que o espaço e o tempo estão unidos pela estrutura do espaço-tempo, será necessária uma mudança significativa na física que conhecemos para fazer o tempo fluir na direção oposta. No espaço, retornar à sua posição original é bastante simples: a própria Terra faz isso quando gira em torno do Sol, mas ao mesmo tempo avança uma distância significativa no tempo, ou seja, o tempo passa, cerca de um ano. Uma “curva semelhante a um espaço fechado” é fácil de fazer. No entanto, para retornar ao ponto de partida no tempo, algo incomum será necessário: uma "curva fechada como o tempo" é uma característica que não existe em nosso Universo em expansão e cheio de matéria. A menos que o universo esteja girando.
No universo que gira, há uma solução exata em que a densidade da matéria e a constante cosmológica (também conhecida como energia escura) têm certos valores, e o universo deve ter curvas fechadas como o tempo. Até agora, apenas impusemos restrições à rotação geral e global do Universo, mas não a excluímos completamente. Se o universo girar a uma certa velocidade, que é equilibrada por uma dada densidade de matéria e uma constante cosmológica, será absolutamente possível voltar no tempo e retornar ao ponto exato de onde você partiu, não apenas no espaço, mas também no espaço-tempo. Levantamentos em grande escala de estruturas do céu profundo, que podem fornecer observações de observatórios WFIRST ou LSST, podem revelar tal rotação, se houver.
Imagem do conceito do satélite WFIRST da NASA, que irá ao espaço em 2024 e nos fornecerá as medições mais precisas da energia escura, além de fazer outras descobertas
Existem sempre possibilidades mais exóticas do que a ciência permite - teletransporte de objetos físicos, movimento instantâneo entre locais abertos (buracos de minhoca) ou comunicação mais rápida que a velocidade da luz - mas isso exigirá danças muito mais complexas com pandeiros do que um simples experimento com dois resultados possíveis. No entanto, continuamos procurando. A ciência não é uma história de mão única. É uma história de detetive contínua, onde cada descoberta, cada ponto de dados e cada experimento leva inevitavelmente a questões mais profundas no futuro. É importante manter a mente aberta ao longo do caminho.
Ilya Khel
