science >> Wetenschap >  >> Fysica

De warp-barrière doorbreken voor sneller dan licht reizen

Artistieke impressie van verschillende ontwerpen van ruimtevaartuigen, rekening houdend met theoretische vormen van verschillende soorten 'warp bubbles'. Krediet:E Lentz

Als reizen naar verre sterren binnen iemands leven mogelijk wordt, er zal een middel moeten worden gevonden voor een snellere dan het licht voortstuwing. Daten, zelfs recent onderzoek naar superluminaal (sneller-dan-licht) transport op basis van Einsteins algemene relativiteitstheorie zou enorme hoeveelheden hypothetische deeltjes en toestanden van materie vereisen die 'exotische' fysieke eigenschappen hebben, zoals negatieve energiedichtheid. Dit soort materie kan momenteel niet worden gevonden of kan niet in levensvatbare hoeveelheden worden geproduceerd. In tegenstelling tot, nieuw onderzoek aan de Universiteit van Göttingen lost dit probleem op door een nieuwe klasse van supersnelle 'solitonen' te construeren met behulp van bronnen met alleen positieve energieën die reizen met elke snelheid mogelijk maken. Dit wakkert het debat aan over de mogelijkheid van sneller dan het licht reizen op basis van conventionele fysica. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Klassieke en kwantumzwaartekracht .

De auteur van het artikel, Dr. Erik Lentz, analyseerde bestaand onderzoek en ontdekte hiaten in eerdere 'warp drive'-onderzoeken. Lentz merkte op dat er nog te onderzoeken configuraties van ruimte-tijdkromming bestonden, georganiseerd in 'solitonen' die het potentieel hebben om de puzzel op te lossen terwijl ze fysiek levensvatbaar zijn. Een soliton - in deze context ook wel een 'warp bubble' genoemd - is een compacte golf die zijn vorm behoudt en met constante snelheid beweegt. Lentz leidde de Einstein-vergelijkingen af ​​voor onontgonnen solitonconfiguraties (waarbij de verschuivingsvectorcomponenten van de ruimte-tijdmetriek gehoorzamen aan een hyperbolische relatie), vonden dat de veranderde ruimte-tijd geometrieën konden worden gevormd op een manier die zelfs met conventionele energiebronnen werkte. In essentie, de nieuwe methode gebruikt de structuur van ruimte en tijd die in een soliton zijn gerangschikt om een ​​oplossing te bieden voor sneller dan het licht reizen, die - in tegenstelling tot ander onderzoek - alleen bronnen met positieve energiedichtheden nodig zouden hebben. Geen exotische negatieve energiedichtheden nodig.

Als er voldoende energie kan worden opgewekt, de vergelijkingen die in dit onderzoek worden gebruikt, zouden ruimtereizen naar Proxima Centauri mogelijk maken, onze dichtstbijzijnde ster, en terug naar de aarde in jaren in plaats van decennia of millennia. Dat betekent dat een persoon tijdens zijn leven heen en terug kan reizen. In vergelijking, de huidige rakettechnologie zou meer dan 50 kosten, 000 jaar voor een enkele reis. In aanvulling, de solitons (warpbellen) waren zo geconfigureerd dat ze een gebied met minimale getijdenkrachten bevatten, zodat het verstrijken van de tijd binnen de soliton overeenkomt met de tijd daarbuiten:een ideale omgeving voor een ruimtevaartuig. Dit betekent dat er geen complicaties zouden zijn van de zogenaamde 'tweelingparadox' waarbij de ene tweeling die bijna de lichtsnelheid nadert veel langzamer zou verouderen dan de andere tweeling die op aarde bleef:in feite, volgens de recente vergelijkingen zouden beide tweelingen dezelfde leeftijd hebben als ze herenigd werden.

Afbeelding om te laten zien hoe lang het zou duren voordat verschillende soorten ruimtevaartuigen van ons zonnestelsel naar Proxima Centauri (de dichtstbijzijnde bekende ster) zouden reizen. Momenteel, de enige optie zou zijn om een ​​chemische raket te gebruiken, wat een reistijd van meer dan 50 betekent, 000 jaar. Krediet:E Lentz

"Dit werk heeft het probleem van sneller dan het licht reizen een stap verwijderd van theoretisch onderzoek in de fundamentele fysica en dichter bij engineering. De volgende stap is om erachter te komen hoe de astronomische hoeveelheid energie die nodig is, kan worden teruggebracht tot binnen het bereik van de technologieën van vandaag, zoals een grote moderne kernsplijtingscentrale. Dan kunnen we praten over het bouwen van de eerste prototypes, ' zegt Lentz.

Momenteel, de hoeveelheid energie die nodig is voor dit nieuwe type ruimteaandrijving is nog steeds immens. Lentz legt uit, "De energie die nodig is voor deze aandrijving die met lichtsnelheid reist en een ruimtevaartuig met een straal van 100 meter omvat, ligt in de orde van honderden keren de massa van de planeet Jupiter. De energiebesparingen zouden drastisch moeten zijn, van ongeveer 30 ordes van grootte om binnen het bereik van moderne kernsplijtingsreactoren te zijn." Hij vervolgt:"Gelukkig, in eerder onderzoek zijn verschillende energiebesparende mechanismen voorgesteld die de benodigde energie met bijna 60 ordes van grootte kunnen verlagen." Lentz bevindt zich momenteel in de beginfase om te bepalen of deze methoden kunnen worden aangepast, of als er nieuwe mechanismen nodig zijn om de benodigde energie terug te brengen tot wat nu mogelijk is.