Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тукПриемам
16 декември 2017
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Възможно ли е тъмната материя да захранва ЕмДрайв?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 декември 2016 в 13:5595760
Експериментална установка на EMdrive. Снимка: H. White et al., “Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum”, AIAA 2016.

Итън Сийгъл, астрофизикът, един от най-харизматичните автори на научно-популярни статии, който бе сред най-големите скептици спрямо "невъзможния" двигател ЕмДрайв, нарушаващ основни закони във физиката, но и който след щателните проверки на НАСА, че оказа работещ, точно същият физик вчера, 30 ноември, на страницата на Forbes даде едно от най-логичните обяснения от къде идва тягата на това мистериозно устройство.

За всяко действие има равно и противоположно по посока противодействие. Тази формулировка на третия закон на Нютон има две много важни съвременни последствия: първо, че има физична величина, която винаги се запазена във Вселената (импулсът), и второ, че законите на физиката са едни и същи независимо от позицията си в пространството.

Това има огромни последици, включително че ако искате да накарате някакво устройство да промени движението си, трябва да натиснете нещо. Това може да бъде отработено гориво на ракета, гуми, избутващи пътя или дори фотони, които се удрят в светлоотразително платно. Единственото нещо, което е забранено са инерцоидите - устройства, при които има действие без противодействие. Но точно това прави ЕмДрайв (EMdrive) - "невъзможният" космически двигател, тестван от НАСА. И ако наистина работи според очакванията, той нарушава законите на физиката. Но има и една възможна вратичка - може би има противодействие, а ние просто не го откриваме. Може би има противодействие, но то става в резултат на тъмната материя.

Изображение: ESO / L. Calçada, илюстрацията на ореола тъмна материя, обграждащ светлинния диск на нашата галактика.

Според стандартния модел на космологията, по-голямата част от материята във Вселената не е под формата на познатите ни частици. По-голямата част от масата - някъде около 5:1 - е под формата на тъмна материя. Тъмната материя не се сблъсква, унищожава или взаимодейства по някакъв друг начин пряко или непряко с нормалната материя при никакви известни ни обстоятелства, освен гравитационно. След 13,8 милиарда години съществуване на Вселената, тя е образувала огромна, дифузна космическата мрежа гравитационни структури, включително огромни сферични ореоли с над един милион светлинни години в диаметър, които обгръщат галактиките като нашата. Това означава, че тъмната материя прониква на всеки квадратен сантиметър от нашата галактика, макар и в малки плътности - във всеки обект на Земята, включително нашите собствени тела.

При подходящи условия, обаче, тъмната материя може да се накара да взаимодейства или сама със себе си, или с нормалната материя, в зависимост от нейния характер. Ако тъмната материя е съставена от WIMPs (слабо взаимодействащи масивни частици), то тя ще може да се анихилира сама със себе си и да се разсейва от протони и неутрони и благодарение на това да може да се регистрира от детектори. Ако вместо това, тя е съставена от много леки, с ниска маса частици, известни като аксиони, тя ще може да се съедини с фотоните при подходящи условия. Един от експериментите, предназначен за търсене на аксиони, е известен като ADMX (Axion Dark Matter eXperiment). През 1983 г., физик Пиер Сикивие (Pierre Sikivie) изобрети халоскоп за аксиони (Axion haloscope), който използва, че връзката аксион-фотон може да бъде усилена, при правилни параметри вътре в електромагнитна кухина. Дванадесет години по-късно ADMX се разви и учените търсят аксиони използвайки този метод.

Фотоните и аксионите могат да образуват двойка при подходящи условия, на теория. Това може да ги направи потенциално откриваеми чрез редица методи. Изображение: Thomas Papaevangelou, CAST: Recent Results & Future Outlook.

Криогенен електромагнитен резонатор (кухина) - експеримент ADMX. Изображение: Axion Dark Matter Experiment (ADMX), Flickr LLNL .

Към днешна дата, за съжаление, търсенията нямат рязултат. Възможно е аксионите да не съществуват или да не са тъмната материя, но е възможно също така, да съществуват с различни параметри от тези, според които ги търси ADMX. Възможно е различна електромагнитна кухина (резонатор), с различни свойства, да дава възможност за взаимодействия с аксионите. Напълно е възможно фотон-аксионните взаимодействия да се случват, а резонатор с нужните свойства да предизвиква фотоните да се отделят от аксионите в предпочитано направление. Това може да не изглежда вероятно, но е възможно именно ЕмДрайв да е такъв резонатор.

ЕмДрайв е нищо повече от една електромагнитен кухина с определена конфигурация и свойства, когато се наелектризира. Изображение: SPR, Ltd.

Как работи? Във всеки един момент във времето съществуват частици тъмна материя, преминаващи през всички региони на пространството, без да се смущават от присъствието на материя или други частици от Стандартния модел. Вътре в електромагнитния резонатор, фотоните с определена честота отскачат във всички посоки, запазвайки импулса си не генерирайки тяга. Но ако фотоните се движат в определена посока - към "задната част" на кухината, например - има вероятност да ударят частица тъмна материя, и от това ще призтекат три неща:

  • Фотонът променя импулса си и се движи "по-малко назад" и "повече напред", отколкото преди да удари частицата тъмна материя.
  • Фотонът се удря по вътрешната стена на кухината, отразявайки се от нея и придавайки й своя импулс в посока напред към самата кухина.
  • Ударената частица тъмна материя получава импулс, но в обратна посока - назад.

Импулсът се запазва, защото тъмната материя го поема равен и противоположен по сила на това, което поглъща кухината.

Повърхностно магнитно поле на активен ЕмДрайв по време на изпитването му от НАСА. Изображение: NASA Spaceflight forums, via Chris Bergin..

Ако това наистина се случва, че би било революционно. Тъй като тъмната материя е навсякъде, това означава, че няма да ни трябва източник на гориво, за да пътуваме навсякъде в галактиката, където поискаме, защото навсякъде в галактиката  има значителни количества тъмна материя. Това означава, че ще имаме метод за откриване на тъмна материя и че ще потвърдим, че тъмната материя съществува. И най-важното, това означава, че законите на физиката не са нарушени в края на краищата - импулсът се запазва.

Всички ракети, проектирани някога, изискват някакъв вид гориво, но ако се създаде двигател с тъмна материя, винаги може да се намери гориво, докато просто пътуваме през галактиката. Изображение: НАСА / MSFC.

Резултатите от EMdrive тестове все още са неубедителни. Има много потенциални източници на грешки и самите измервания показват голяма несигурност за размера на получената тяга. И е неясно, наистина ли съществува безопорна тяга или има противодействие, което не е измерено.

И обяснението с тъмната материя е силно умозрително с много неизвестни, за да имаме много конкретен резултат за отчитането на такъв ефект. Но ако ЕмДрайв наистина работи, противодействието на тъмната материя е възможна причина. Ако се окаже така, тайната на тъмната материя ще бъде решена веднъж завинаги от един неочакван кандидат - изобретател, измайсторил невъзможен двигател, но който ще намери липсващата маса на Вселената.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика

Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.