Scuturi gravitaţionale
În 1948 omul afaceri de succes Roger Babson (fondator al Babson College) a format Fundaţia Gravity Research care să studieze modalități de a reduce efectele gravitației. Eforturile au fost inițial oarecum „fără succes”, dar au ținut conferințe ocazionale prin care scoteau la iveală oameni precum Clarence Birdseye, celebru pentru alimentele congelate, și Igor Sikorsky, inventator al elicopterului. De-a lungul timpului Fundaţia şi-a îndreptat atenția de la încercarea de a controla gravitaţia, spre pur și simplu o mai bună înțelegere a gravitaţiei. Fundația a dispărut aproape după moartea lui Babson, în 1967. Cu toate acestea, continuă să ofere un premiu pentru încercări, oferind până la 5.000 de dolari. Din 2013, este încă administrat din Wellesley, Massachusetts, de George Rideout, Jr., fiul directorului iniţial al fundației. Câștigătorii includ astrofizicianil George F. Smoot, care a câștigat mai târziu Premiul Nobel în 2006 în fizică.
Cercetări în relativitatea generală în anii 1950
Relativitatea generală a fost introdusă în 1910, dar dezvoltarea teoriei a fost mult încetinită de o lipsă de instrumente matematice adecvate. Deși se părea că anti-gravitația a fost scoasă în afara legii în teoria relativității generale, au existat o serie de eforturi pentru a studia posibile soluții care au permis efecte de tip anti-gravitație.
Se susține US Air Force a depus, de asemenea, un efort de studiu al antigravitaţiei de-a lungul anilor 1950 și în anii 1960. Fostul locotenent-colonel Ansel Talbert a scris două serii de articole de ziar, susținând că cele mai multe dintre marile firme de transport aerian au început cercetări de propulsie şi controlul gravitaţiei în anii 1950. Cu toate acestea există puține confirmări în afara acestor povești, şi nu este clar cât de mult greutate ar trebui să se acorde aceste povești.
Este cunoscut faptul că au existat eforturi serioase în curs de desfăşurare la Glenn L. Martin Company, care a format Institutul de Cercetare pentru Studii Avansate. Ziarele mai importante au anunțat contractul care a fost făcut între fizicianul teoretician Burkhard Heim și Glenn L. Martin Company. Alte eforturi din sectorul privat pentru înțelegerea gravitației a fost crearea Institutului de Fizica Câmpului, Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill în 1956, de către mandatarul Fundației Gravity Research, Agnew H. Bahnson.
Sprijinul militar pentru proiecte antigravitaţie a fost anulat prin Amendamentul Mansfield din 1973, care a limitat cheltuielile Departamentul de apărare doar la domeniile de cercetare științifică cu aplicaţii militare explicite. Amendamentul Mansfield a fost adoptat în mod special pentru a pune capăt proiectelor pe termen foarte lung fără rezultate vizibile.
În relativitatea generală, gravitația este rezultatul urmăririi geometriei spațiale (schimbarea formei normale a spațiului), cauzate de nivel local masă-energie. Această teorie susține că forma modificată a spațiului, deformat de obiecte masive, este ceea ce provoacă „gravitaţia”, aceasta fiind de fapt o proprietate a spațiului deformat, mai degrabă decât o forță adevărată. Deși ecuațiile nu pot produce o „geometrie negativă” în mod normal, este posibil să se facă acest lucru cu ajutorul unei „mase negative”. Aceleași ecuații nu exclud, ele însele existența unor mase negative.
Atât relativitatea generală cât și gravitația newtoniană par să prevadă că masa negativă ar produce un câmp gravitațional de respingere. În special, Sir Hermann Bondi a propus în 1957 că masa gravitațională negativă, combinată cu masa inerțială negativă, va respecta principiul echivalenței puternice a teoriei relativității generale și legile newtoniene de conservare a impulsului și energiei. Argumentul lui Bondi a oferit soluţii pentru singularităţi din ecuațiile relativității. În luna iulie 1988, Robert L. Forward a prezentat o lucrare la a 24-a conferinţă comună pentru propulsie AIAA/ASME/SAE/ASEE care a propus un sistem de propulsie bazat pe masa gravitațională negativă Bondi.
Bondi a subliniat că o masă negativă se va apropia de materia „normală”, deoarece, deși forța gravitațională este de respingere, masa negativă (conform legii lui Newton, F = ma) răspunde prin accelerarea în opusul firecției forței. Masa normală, pe de altă parte, se îndepărtează de materia negativă. El a menționat că cele două mase identice, una pozitivă şi una negativă, amplasate aproape între ele, se vor auto-accelera în direcția liniei dintre ele, masa negativ alergând după masa pozitivă. Observați că, din cauză că masa negativă dobândește energie cinetică negativă, energia totală a maselor accelerate rămâne zero. Forward a subliniat că efectul de auto-accelerație se datorează masei inerţiale negative, și ar putea fi văzut ca indus fără forțele gravitaționale dintre particule.
Modelul Standard al fizicii particulelor, care descrie toate formele cunoscute în prezent de materie, nu include masa negativă. Deși materia întunecată cosmologică poate consta din particule din afara Modelului Standard a căror natură nu este cunoscută, masa lor este cunoscută – deoarece acestea au fost postulate din efectele lor gravitaţionale asupra obiectelor din jur, ceea ce implică ideea cp masa lor este pozitivă. Energia întunecată cosmologică propusă, pe de altă parte, este mult mai complicată, deoarece, în conformitate cu relativitatea generală, efectele atât ale densităţii de energie cât și ale presiunii sale negative contribuie la efectul gravitațional.
A cincea forţă
În relativitatea generală, orice formă de energetie se cuplează cu spațiu-timp pentru a crea geometriile care cauzează gravitaţia. O întrebare veche dacă aceleași ecuații nu se aplică şi la antimaterie. Problema a fost considerată rezolvată în 1960 odată cu dezvoltarea simetriei CPT a legilor fizice, care a demonstrat că antimateria urmează aceleași legi ale fizicii ca materia „normală”, și, prin urmare, are energie pozitivă și, de asemenea, cauze (și reacționează la) gravitaţie ca şi materia normală.
Pentru o mare parte din ultimul sfert al secolului 20, comunitatea fizică a fost implicată în încercările de a produce o teorie unificată, o teorie fizică unică, care explică cele patru forțe fundamentale: gravitaţia, electromagnetismul, și forțele nucleare tari și slabe. Oamenii de ştiinţă au făcut progrese în unificarea celor trei forțe cuantice, dar gravitaţia a rămas „problema” fiecărei încercări. Acest lucru nu a oprit mai multe astfel de încercări, totuși.
În general, aceste încercări au intenţionat să „cuantifice gravitaţia”, postulând existenţa unei particule, gravitonul, care transportă gravitaţie în același fel în care fotonii (lumina) transportă electromagnetism. Toate încercările simple în această direcție au eșuat, însă au dus la exemple mai complexe care au încercat să țină seama de aceste probleme. Două dintre acestea, supersimetria și supergravitaţia legată de relativitate, amândouă necesitau existența unei „a cincea forțe” extrem de slabă, realizată de un gravifoton, care cuplatează împreună mai multe „capete libere” din teoria câmpului cuantic, într-un mod organizat. Ca un efect secundar, din ambele teorii, de asemenea, rezulta că antimateria este afectată de această a cincea forță într-un mod similar cu anti-gravitația, determinând repulsie între mese. Mai multe experimente au fost efectuate în anii 1990 pentru a măsura acest efect, dar niciunul nu a dat rezultate pozitive.
În 2013 CERN a căutat un efect antigravitaţie într-un experiment conceput pentru a studia nivelul de energie din antihidrogen. Măsurarea anti-gravităţii a fost doar un „spectacol interesant” și a fost neconcludent.
„Unităţi distorsiunate” în relativitatea generală
Există soluții ale ecuațiilor de câmp ale relativității generale care descriu „unităţi distorsionate” (cum ar fi metrica Alcubierre) și găuri de vierme stabile, traversabile. Acest lucru în sine nu este semnificativ, deoarece orice geometrie spațiu-timp este o soluție a ecuațiilor de câmp pentru unele configurații ale câmpului tensorial impuls-energie. Relativitatea generală nu constrânge geometria spațiu-timpul, cu excepția cazului în care constrângeri exterioare sunt plasate pe tensorul de impuls-energie. Geometria unităţilor distorsiunate și a găurilor de vierme traversabile se comportă bine în majoritatea domeniilor, dar necesită regiuni de materie exotică; astfel ele sunt excluse ca soluții în cazul în care tensorul de impuls-energie este limitat la formele cunoscute ale materiei. Materia întunecată și energia întunecată nu sunt înțelese suficient în acest moment actual pentru a dace declarații generale privind aplicabilitatea lor la o unitate distorsionată.
Breakthrough Propulsion Physics Program
ÎLa sfârșitul secolului XX, NASA a prevăzut finanţare pentru programul Breakthrough Propulsion Physics Program, din 1996 până în 2002. Acest program a studiat o serie de proiecte „neconvenţionale” de propulsie în spațiu care nu au primit finanțare prin învățământ normal sau canale comerciale. Conceptele de anti-gravitație au fost investigate sub numele de „unitate diametrală”. Activitatea programului continuă în Fundaţia non-NASA independentă Tau Zero.
Lasă un răspuns