A anti-gravidade é real? A ciência está prestes a descobrir

Tempo de leitura: 5 min.

Se a antimatéria “cair para cima” em vez de para baixo, incontáveis ​​sonhos de ficção científica se tornarão realidade científica.

A anti gravidade é real? A ciência está prestes a descobrir
Se houvesse algum tipo de matéria que tivesse carga gravitacional negativa, ela seria repelida pela matéria e energia que conhecemos. (MUU-KARHU DE WIKIMEDIA COMMONS)

Um dos fatos mais surpreendentes sobre a ciência é a aplicabilidade universal das leis da natureza. Cada partícula obedece às mesmas regras, experimenta as mesmas forças e vê as mesmas constantes fundamentais, não importa onde ou quando elas existam. Gravitacionalmente, cada entidade no Universo experimenta, dependendo de como você olha para ele, a mesma aceleração gravitacional ou a mesma curvatura do espaço-tempo, independentemente das propriedades que possui.

Pelo menos, é assim que as coisas são na teoria. Na prática, algumas coisas são notoriamente difíceis de medir. Fótons e partículas normais e estáveis ​​caem como esperado em um campo gravitacional, com a Terra fazendo com que qualquer partícula maciça acelere em direção ao seu centro a 9,8 m/s². Apesar dos nossos melhores esforços, nunca medimos a aceleração gravitacional da antimatéria. Ela deve acelerar exatamente da mesma maneira, mas até medirmos, não podemos saber. Um experimento está tentando resolver o assunto de uma vez por todas, dependendo do que encontrar, talvez seja a chave para uma revolução científica e tecnológica.

Você pode não perceber, mas existem duas maneiras completamente diferentes de pensar sobre a massa. Por um lado, há a massa que acelera quando você aplica uma força a ela: m na famosa equação de Newton, F = ma. É o mesmo que m em E = mc² de Einstein, que diz quanta energia você precisa para criar uma partícula (ou antipartícula) e quanta energia você recebe quando a aniquila.

A anti gravidade é real? A ciência está prestes a descobrir
Trajetórias de átomos de anti-hidrogênio do experimento ALPHA. Podemos mantê-los estáveis ​​por até 20 minutos de cada vez, e medir como eles se comportam em um campo gravitacional é o próximo passo lógico. (CHUKMAN SO / UNIVERSIDADE DA CALIFÓRNIA, BERKELEY)

Mas há outra massa por aí: a massa gravitacional. Esta é a massa, m, que aparece na equação do peso na superfície da Terra (W = mg), ou na lei gravitacional de Newton, F = GmM / r². Para a matéria normal, sabemos que essas duas massas – massa inercial e massa gravitacional – devem ser iguais a 1 parte em 100 bilhões, graças a restrições experimentais de uma configuração projetada há mais de 100 anos por Loránd Eötvös.

Para antimatéria, porém, nunca conseguimos medir isso. Aplicamos forças não-gravitacionais à antimatéria e vimos que ela se acelera, e também criamos e aniquilamos antimatéria; temos certeza de como sua massa inercial se comporta e é exatamente o mesmo que a massa inercial da matéria normal. F = ma e E = mc² funcionam da mesma forma para a antimatéria e para a matéria normal.

Mas se quisermos saber como a antimatéria se comporta gravitacionalmente, não podemos simplesmente sair do que esperamos teoricamente; temos que medir isso. Felizmente, há um experimento em execução agora que foi projetado para fazer exatamente isso: o experimento ALPHA no CERN.

A anti gravidade é real? A ciência está prestes a descobrir
A colaboração da ALPHA chegou o mais próximo de qualquer experimento para medir o comportamento da antimatéria neutra em um campo gravitacional. Com o próximo detector ALPHA-g, poderemos finalmente saber a resposta. (MAXIMILIEN BRICE / CERN)

Um dos grandes avanços que ocorreram recentemente foi a criação não apenas de partículas de antimatéria, mas de estados neutros e estáveis. Anti-prótons e pósitrons (anti-elétrons) podem ser criados, desacelerados e forçados a interagir entre si, onde formam anti-hidrogênio neutro. Usando uma combinação de campos elétricos e magnéticos, podemos confinar esses anti-átomos e mantê-los estáveis, longe da questão que os levaria a se aniquilarem.
Os mantivemos com sucesso estáveis ​​por cerca de 20 minutos por vez, excedendo em muito os prazos de microssegundos em que as partículas instáveis ​​e fundamentais sobrevivem. Os bombardeamos com fótons, descobrindo que eles têm os mesmos espectros de emissão e absorção que os átomos. De todas as formas que importa, determinamos que as propriedades da antimatéria são exatamente como a física padrão prevê que sejam.

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O detector ALPHA-g, construído nas instalações do acelerador de partículas do Canadá, TRIUMF, é o primeiro desse tipo projetado para medir o efeito da gravidade na antimatéria. Quando orientado verticalmente, deve ser capaz de medir em que direção a antimatéria cai e em que magnitude. (PASTOR STU / TRIUMF)

Exceto, é claro, gravitacionalmente. O novo detector ALPHA-g, construído nas instalações do TRIUMF do Canadá e enviado ao CERN no início deste ano, deve melhorar os limites da aceleração gravitacional da antimatéria até o limiar crítico…

Atualmente, não existe um condutor gravitacional. Em um condutor elétrico, cargas gratuitas vivem na superfície e podem se mover, redistribuindo-se em resposta a quaisquer outras cargas existentes. Se você tiver uma carga elétrica fora de um condutor elétrico, o interior do condutor será protegido dessa fonte elétrica. Mas não há como se proteger da força gravitacional.

Também não há como configurar um campo gravitacional uniforme em uma região do espaço, como você pode entre as placas paralelas de um capacitor elétrico. O motivo? Porque, diferentemente da força elétrica, que é gerada por cargas positivas e negativas, existe apenas um tipo de ‘carga’ gravitacional, que é a massa e energia. A força gravitacional sempre atrai, e simplesmente não há maneira de contornar isso.

Mas se você tem massa gravitacional negativa, tudo isso muda. Se a antimatéria realmente “antigravita”, “caindo para cima” em vez de para baixo, a gravidade a vê como se fosse feita de anti-massa ou anti-energia. Sob as leis da física que atualmente entendemos, não existem quantidades como anti-massa ou anti-energia. Podemos imaginá-las e conversar sobre como eles se comportariam, mas esperamos que a antimatéria tenha massa e energia normais quando se trata de gravidade.

Se existir anti-massa, porém, uma série de grandes avanços tecnológicos, imaginados por escritores de ficção científica por gerações, de repente se tornaria fisicamente possível.

A ferramenta Virtual IronBird para o CAM (Módulo de Alojamento de Centrífuga) é uma maneira de criar gravidade artificial, mas requer muita energia e permite apenas um tipo de força muito específico, buscando o centro. A verdadeira gravidade artificial exigiria algo para se comportar com massa negativa. (NASA AMES)

Podemos construir um condutor gravitacional e nos proteger da força gravitacional.

Podemos montar um capacitor gravitacional no espaço, criando um campo de gravidade artificial uniforme.

Poderíamos até criar um mecanismo de dobra espacial, já que teríamos a capacidade de deformar o espaço-tempo exatamente da maneira que uma solução matemática para a Relatividade Geral, descoberta por Miguel Alcubierre em 1994, exige.

É uma possibilidade incrível, que é considerada extremamente improvável por praticamente todos os físicos teóricos. Mas não importa quão ousadas ou suaves sejam suas teorias, você deve absolutamente confrontá-las com dados experimentais; somente medindo o Universo e testando você poderá determinar com precisão como as leis da natureza funcionam.

Até medirmos a aceleração gravitacional da antimatéria com a precisão necessária para determinar se ela sobe ou desce, devemos nos manter abertos à possibilidade da natureza não se comportar como esperamos.

O princípio da equivalência pode não ser verdadeiro para a antimatéria; de fato, pode ser 100% anti-verdadeiro. Mas se for esse o caso, um novo mundo de possibilidades será desbloqueado. Poderíamos mudar os limites atualmente conhecidos do que os humanos podem criar no Universo. E aprenderemos a resposta em apenas alguns anos através da mais simples de todas as experiências: colocar um anti-átomo em um campo gravitacional e observar em que direção ele cai.

(Fonte)


…E assim poderíamos construir “discos voadores” que desafiariam a gravidade e as leis da física conhecidas.

Estamos apenas engatinhando no que diz respeito à compreensão do Universo, mas talvez estejamos prestes a dar um grande salto.

n3m3

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