Интерферо́метр Уайта — Джудэя — модифицированный интерферометр Майкельсона , предназначенный для попытки обнаружения эффекта искривления пространства-времени под воздействием сильного электрического поля . Впервые сконструирован Гарольдом Уайтом и его командой в 2012 году. В качестве цели эксперимента заявлена проверка возможности создания пузыря Алькубьерре . В экспериментах с интерферометром Уайта — Джудэя задействованы исследовательские группы Космического центра имени Линдона Джонсона в НАСА и .

Мотивация эксперимента

Исследовательская группа НАСА в настоящее время ^{[ когда? ]} нацелена на экспериментальную оценку нескольких концепций, в особенности переработанную топологию плотности энергии , а также связь с теорией Вселенной как 3- браны ^{[ источник не указан 1634 дня ]} . Если пространство действительно встроено в бо́льшие измерения, то потребуется гораздо меньше энергии, а сравнительно малая плотность энергии позволила бы измерять кривизну пространства-времени , например с помощью интерферометра. Теоретическая база эксперимента была изложена Гарольдом Уайтом в работе 2003 года, а также в совместной работе Уайта и Эрика У. Дэвиса 2006 года, опубликованными в Американском институте физики .

В этих работах также исследуется, как барионная материя могла бы (по крайней мере, чисто математически) воспроизвести характеристики тёмной энергии . Авторы описывают, как из тороидальной положительной плотности энергии можно получить сферическую область отрицательного давления , возможно избавляя от необходимости в материи с необычными свойствами (в « странной материи ») .

Теоретическая база

В 1994 году физик Мигель Алькубьерре предложил концепцию двигателя , искривляющего пространство. В качестве формы искривления пространства-времени его идея основана на использовании пузыря , который движется быстрее света во внешнем относительно чего ^{[ прояснить ]} пространстве Минковского . Используя инфляционную модель Вселенной Алькубьерре предложил свою метрику , которая допускала сколь угодно малые промежутки времени для перемещения между двумя отдалёнными точками пространства.

Эксперимент с интерферометром

После обнаружения возможностей ослабления энергии (см. ), Уайт представил модифицированный интерферометр Майкельсона , который использует гелий-неоновый лазер с длиной волны 633 нм . Луч лазера расщепляется надвое, а искривляющее пространство устройство помещается на пути одного из двух лучей, расщеплённых светоделительным зеркалом, или вблизи него.

Искривление пространства должно вызвать относительный сдвиг фаз между двумя лучами, который можно зарегистрировать детектором , если чувствительность прибора будет достаточной для регистрации этого сдвига. Применив методы обработки двумерного сигнала , можно выделить амплитуду и фазу поля для дальнейшего изучения и сравнения с теоретическими моделями.

Исследователи сначала попытались понять, можно ли зарегистрировать искривление пространства при помощи электрического поля кольца (радиусом 0,5 см) к которому приложено высоковольтное напряжение (до 20 кВ) от умножителя на керамических конденсаторах с диэлектриком из BaTiO ₃ , имеющим высокую диэлектрическую проницаемость . После первых опытов эксперимент был перенесён в сейсмически изолированную лабораторию, так как шаги людей вносили очень большие помехи. Первые результаты в такой лаборатории, после обработки данных экспериментов, показали ничтожно малую , но ненулевую разность фаз в экспериментах с заряженным и незаряженным состоянием кольца, но этот зарегистрированный сдвиг фаз не является убедительным доказательством искривления пространства, вследствие того, что внешние помехи всё ещё оказывают существенное влияние, а примененные исследователями компьютерные методы обработки данных имеют ограничения.

Для получения значимых результатов нужно увеличить чувствительность интерферометра до одной тысячной длины волны и применить переменное электрическое поле .

Эксперимент с интерферометром EmDrive

На протяжении двух первых недель в апреле 2015 года учёные пропускали луч лазера через резонансную камеру гипотетической двигательной установки для космических аппаратов, EmDrive . В процессе многократного повторения эксперимента был зафиксирован большой разброс во времени прохождения камеры частицами ^{[ какими? ]} . Результаты показали, что некоторые лазерные импульсы достигали детектора с временно́й задержкой, что, возможно, указывает на незначительное искривление пространства в резонансной камере.

Было обнаружено также небольшое увеличение температуры воздуха в камере, которое, возможно, и вызвало наблюдавшиеся флуктуациями скоростей лазерных импульсов. Тем не менее, Уайт не считает, что эти флуктуации обусловлены нестационарной температурой воздуха, так как полученный эффект в 40 раз больше предсказанного эффекта от колебаний температуры воздуха.

По словам Пола Марча, исследователя из Космического Центра им. Линдона Джонсона NASA, эксперимент планируется провести в вакуумной камере , чтобы исключить влияние воздуха на результат измерений.

Исследовательские работы по варп-двигателю для космических полётов

Группа исследователей из НАСА выдвинула гипотезу, что открытие варп-двигателя теоретически могло бы уменьшить энергетические требования для макроскопического космического корабля, движущегося со скоростью, превышающей скорость света в десять раз. Это означает, что корабль будет весить уже не как Юпитер , а как Вояджер-1 — около 700 кг или даже меньше .

В соответствии с физикой инфляционной модели Вселенной , космические корабли будущего будут способны перемещаться с немыслимо большой скоростью без негативных эффектов .

По утверждению Гарольда Е. Путхоффа, физика и исполнительного директора EarthTech, свет, видимый с борта корабля, даже претерпевший большое синее смещение , вопреки широко распространённому убеждению, не уничтожит экипаж, подвергнув его жёсткому ультрафиолетовому и рентгеновскому излучениям. Тем не менее, наблюдение с близкого ^{[ какого? ]} расстояния может быть опасным.

Галерея

• 
  Описание работы интерферометра Уайта-Джудея
• 
  Визуализация времени Йорка — одного из способов измерения кривизны пространства-времени. Возвышение соответствует расширению пространства, понижение – сжатию. Центральная область соответствует плоскому пространству-времени.
• 
  Графики эффектов времени Йорка, показывающие расширение и сжатие пространства. Видно относительное изменение плотности энергии для нескольких толщин варп-пузыря.

Реакция СМИ

Научные работы по интерферометру и другим приборам примечательны тем, что в информационном бюллетене НАСА и последующих докладах на конференции указывались средства, выделенные НАСА на исследования в области передовых идей физики в общем, и трудов Мигеля Алькубьерре в частности, где описываются физические эффекты, имеющие потенциальное применение в космических полётах. К тому же эти новостные релизы содержали оптимистические заявления исследователей об открывающихся перспективах, например, что «… несмотря на то, что это было бы очень слабым проявлением феномена, оно, по-видимому, будет сродни чикагской поленнице для данной области исследований». В дальнейшем несколько информационных бюллетеней по космическим технологиям и организации, связанные с космосом широко освещали эти заявления . Кит Коуинг в блоге NASA Watch ставил под сомнение внимание к этому направлению исследований НАСА и просил разъяснений .

Другой журналист написал, что хотя до создания реального варп-двигателя ещё далеко, в настоящее время прилагаются значительные усилия в его изучении . На втором симпозиуме по проекту Столетний космический корабль , Уайт в интервью Space.com рассказывал — «Мы пытаемся понять, можно ли создать двигатель на микроуровне в некоем настольном эксперименте», что этот проект является лишь «скромным экспериментом», но, как первый шаг, весьма многообещающим. «Результаты исследований, представленные мной сегодня, изменили ситуацию — нереализуемый проект варп-двигателя стал вполне вероятным и заслуживающим дальнейших исследований» .

См. также

• Двигательная установка космического аппарата
• Сверхсветовое движение
• Труба Красникова
• Пузырь Алькубьерре
• Столетний космический корабль

Примечания

Литература

• White, H. A Discussion on space-time metric engineering. Gen. Rel. Grav. 35, 2025—2033 (2003).