Het FTL of ‘Faster Than Light’-transport heeft bij ruimtevaart enthousiastelingen immer tot de verbeelding gesproken. FTLT omvat enkele concepten zoals de ‘warp drive’ die superluminale ruimteschepen in staat zou stellen de ultralange afstanden tussen de sterren in een voor ons mensen praktisch tijdsbestek te realiseren. Men zou dan bv onze buurster Proxima Centauri in 4 jaar kunnen bereiken i.p.v. 50.000 jaar met conventionele raketaandrijving. Vooralsnog komt FTL-reizen slechts op papier en film in scifi-plots tot leven, daar superluminaal reizen noodzaakt tot het toepassen van nogal onconventionele fysica. Met de huidige stand van fysisch-technologische zaken, zou FTL-transport het gebruik van kolossale hoeveelheden hypothetische deeltjes vereisen die ‘exotische’ fysische eigenschappen hebben, zoals een negatieve energiedichtheid, materie die nu niet voor handen is of niet in haalbare hoeveelheden worden vervaardigd. Recent heeft de Duitse astrofysicus Erik Lentz, verbonden aan de Universiteit van Göttingen, een nieuw warp drive-concept bedacht dat FTL-transport mogeljk een stapje verder weg van de tekentafel en dichterbij concretisering brengt, en wel gebaseerd is op conventionele fysica. Het onderzoek van Lentz is gepubliceerd in het tijdschrift Classical and Quantum Gravity.
Artistieke impressie warp drive Credits; NASA
Lentz legde de focus uitsluitend op de warp drive, en analyseerde bestaand onderzoek waarin hij hiaten ontdekte in bestaande warp studies. Lentz’ oog viel op de nog te onderzoeken configuraties van ruimte-tijdkromming, georganiseerd in ‘solitonen’. Een soliton – informeel een ‘warp bubble’ genoemd – is een compacte golf die zijn vorm behoudt en met constante snelheid beweegt. (Solitonen worden onder bepaalde omstandigheden gezien in golven in water, atmosferische bewegingen die vreemde wolkenformaties produceren of licht dat door verschillende media reist. In dit geval planten solitonen zich voort door de ruimtetijd zelf.) Lentz leidde de Einstein-vergelijkingen af voor onbekende solitonconfiguraties, waarbij hij ontdekte dat de gewijzigde ruimte-tijdgeometrieën konden worden gevormd op een manier zonder de vergelijkingen van Einstein te schenden – en zonder dat er negatieve energiedichtheden nodig waren. In wezen gebruikt de nieuwe methode de structuur van ruimte en tijd die in een soliton is gerangschikt om een ??oplossing te bieden voor FTLT, die alleen bronnen met positieve energiedichtheden nodig zou hebben.
Alcubierre’s warp drive
Met de Alcubierre drive schetste in 1994 de Mexicaanse theoretisch natuurkundige Miguel Alcubierre een warp drive voor FTLT. Het idee omvat het genereren van een ‘warp bubble’ van negatieve energie rond een object, zodat het weefsel van de ruimtetijd vóór het object samentrekt en de ruimte erachter uitzet. In het midden bevindt zich een ‘vlak’ gebied van ruimtetijd waar het object comfortabel kan reizen, en waar de inzittenden niet eens het gevoel hebben dat ze in beweging zijn. De Alcubierre drive doet de fysische wetten dat niets sneller kan reizen dan het licht, geen geweld aan, de drive zou namelijk de ruimtetijd voor en achter een ruimtevaartuig vervormen m.b.v. een ring, waardoor grote afstanden in korte tijd afgelegd kunnen worden, zonder dat het ruimteschip in zijn ‘cocon’ van reguliere ruimtetijd sneller dan het licht reist. Echter met de huidige stand van fysisch-technologische zaken, zou de warp drive kolossale hoeveelheden hypothetische deeltjes vereisen die ‘exotische’ fysische eigenschappen hebben, zoals een negatieve energiedichtheid.
NASA-onderzoeker Harold White toonde in 2011 dat de Alcubierre drive te realiseren zou zijn zonder dat er kolossale hoeveelheden energie nodig zou zijn. White’s team ontwierp een donutachtig gevormde ring die ruimtetijdvervorming oplevert, i.p.v. een plat model, en stelde dat de benodigde energie drastisch kon worden gereduceerd. White e.a. wilde experimenteren met zeer kleine vervormingen van de ruimtetijd, hun zogeheten White-Juday Warp Field Interferometer zou ruimtetijd-vervormingen van een tienmiljoenste deel kunnen waarnemen. In 2019 werd door Joseph Agnew opnieuw een presentatie gedaan over de warp drive voortgang.
Soliton, tweelingparadox
Een ander interessant aspect aan Lentz’ onderzoek is dat de solitonen of ‘warp-bubbles’ geconfigureerd zijn om een ?? gebied met minimale getijdekrachten te bevatten, zodat het verstrijken van de tijd binnen de soliton overeenkomt met de tijd erbuiten. Dit betekent dat er niet de complicaties zouden zijn van de zogenaamde “tweelingparadox”, waarbij de ene ‘helft’ die in de buurt van de lichtsnelheid reist veel langzamer zou verouderen dan zijn broer/zus die op aarde bleef; volgens deze studie, zouden beiden bij hereniging dezelfde leeftijd hebben. Het Lentz’ concept overwint deze potentiële paradox maar er zijn meer hindernissen, zoals de noodzaak van een enorme hoeveelheid energie. Lentz stelt: “Dit onderzoek heeft het FTL-transport een stapje dichterbij het engineering werk gebracht, aldus Lentz, 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 huidige technologieën, zoals een grote moderne kernsplijtingscentrale.” En Lentz voegt eraan toe dat er in eerder onderzoek al enkele energiebesparende mechanismen voorgesteld zijn die de benodigde energie met bijna 60 ordes van grootte kunnen verlagen. “Het onderzoeken hiervan zal de prioriteit zijn bij toekomstige onderzoek. En dan kunnen we praten over het bouwen van de eerste prototypes.” Bronnen: Universiteit van Göttingen, Universe Today, NASA
Gerelateerde Astroblogs:
Fysici poneren gedurfde hypothese over detectie buitenaards leven; Gebruikt ETI mogelijk kunstmatige zwarte gaten als quantumcomputers?
Massieve Ster SN 2023ixf spuwt massa van ongeveer één zon uit vlak voordat hij in een supernova explodeert
Astrofysicus vindt mogelijke verklaring mysterieuze transitsignalen super-aarde 55 Cancri e