• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Bryter varpbarriären för snabbare resor än ljus

    Konstnärligt intryck av olika rymdskeppsdesigner med tanke på teoretiska former av olika typer av "varpbubblor". Upphovsman:E Lentz

    Om det är möjligt att resa till avlägsna stjärnor inom en individs livstid, ett sätt att framdriva snabbare än lätt måste hittas. Hittills, även ny forskning om superluminal (snabbare än lätt) transport baserad på Einsteins teori om allmän relativitet skulle kräva enorma mängder hypotetiska partiklar och tillstånd av materia som har 'exotiska' fysiska egenskaper som negativ energitäthet. Denna typ av material kan antingen för närvarande inte hittas eller kan inte tillverkas i livskraftiga mängder. I kontrast, ny forskning utförd vid universitetet i Göttingen kommer runt detta problem genom att konstruera en ny klass av hypersnabba "solitoner" med hjälp av källor med bara positiva energier som kan möjliggöra resor i vilken hastighet som helst. Detta väcker debatt om möjligheten till snabbare resor än ljus baserat på konventionell fysik. Forskningen publiceras i tidskriften Klassisk och kvantgravitation .

    Författaren till tidningen, Dr Erik Lentz, analyserade befintlig forskning och upptäckte luckor i tidigare studier av "warp drive". Lentz märkte att det fanns ännu inte utforskade konfigurationer av rymdtidskurvatur organiserade i "solitons" som har potential att lösa pusslet samtidigt som det är fysiskt livskraftigt. En soliton - i detta sammanhang också informellt kallad en 'varpbubbla' - är en kompakt våg som bibehåller sin form och rör sig med konstant hastighet. Lentz härledde Einsteins ekvationer för outforskade soliton-konfigurationer (där rum-tidsmetrikens skiftvektorkomponenter följer en hyperbolisk relation), upptäcka att de förändrade rymd-tidens geometrier kan bildas på ett sätt som fungerar även med konventionella energikällor. I huvudsak, den nya metoden använder själva strukturen av rymd och tid som är arrangerad i en soliton för att ge en lösning för snabbare än ljusresor, som – till skillnad från annan forskning – bara skulle behöva källor med positiv energitäthet. Inga exotiska negativa energitätheter behövs.

    Om tillräcklig energi kunde genereras, de ekvationer som används i denna forskning skulle tillåta rymdresor till Proxima Centauri, vår närmaste stjärna, och tillbaka till jorden i år istället för årtionden eller årtusenden. Det betyder att en individ kan resa dit och tillbaka under sin livstid. I jämförelse, den nuvarande rakettekniken skulle ta mer än 50, 000 år för en enkel resa. Dessutom, solitonerna (varpbubblor) konfigurerades för att innehålla en region med minimala tidvattenkrafter så att tiden som går inuti solitonen matchar tiden utanför:en idealisk miljö för en rymdfarkost. Detta betyder att det inte skulle finnas komplikationer av den så kallade tvillingparadoxen, varigenom en tvilling som reser nära ljusets hastighet skulle åldras mycket långsammare än den andra tvilling som stannade på jorden:i själva verket enligt de senaste ekvationerna skulle båda tvillingarna vara lika gamla när de återförenades.

    Bild för att visa hur lång tid det skulle ta olika typer av rymdfarkoster att resa från vårt solsystem till Proxima Centauri (närmaste kända stjärna). För närvarande, det enda alternativet skulle vara att använda en kemisk raket som betyder en restid på över 50, 000 år. Upphovsman:E Lentz

    "Detta arbete har flyttat problemet med snabbare än ljusresor ett steg bort från teoretisk forskning inom grundläggande fysik och närmare teknik. Nästa steg är att ta reda på hur man tar ner den astronomiska energimängden som behövs inom intervallet för dagens teknik, till exempel ett stort modernt kärnkraftverk. Sedan kan vi prata om att bygga de första prototyperna, säger Lentz.

    För närvarande, mängden energi som krävs för denna nya typ av rymddrivning är fortfarande enorm. Lentz förklarar, "Den energi som krävs för denna körning med ljushastighet som omfattar en rymdfarkost på 100 meter i radie är i storleksordningen hundratals gånger massan av planeten Jupiter. Energibesparingarna skulle behöva vara drastiska, av cirka 30 storleksordningar att ligga inom räckvidden för moderna kärnklyvningsreaktorer. "Han fortsätter med att säga:" Lyckligtvis flera energibesparande mekanismer har föreslagits i tidigare forskning som potentiellt kan sänka energin som krävs med nästan 60 storleksordningar. "Lentz är för närvarande i ett tidigt skede för att avgöra om dessa metoder kan modifieras, eller om det behövs nya mekanismer för att få ner den energi som krävs till vad som för närvarande är möjligt.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com