For hver handling er der en lige og modsat handling. Denne formulering af Newtons tredje lov har to meget vigtige konsekvenser: For det første er der en fysisk mængde, der altid er bevaret i universet (momentum), og for det andet er fysikens love de samme uanset din position i rummet. Det ser ud til, at der kun er få ord, men faktisk er de kolossale, for hvis du f.eks. Vil tvinge en enhed til at ændre bevægelse, er du nødt til at skubbe den op med noget.
Dette kan være raketudstødning, dæk mod vejen, toghjul på skinner eller endda fotoner der springer ud af et sejl. Det eneste, der er forbudt, er den såkaldte inercoid, bevægelse uden reaktion: handling uden reaktion. Det siges EMDrive - en "umulig" rummotor, der for nylig har bestået NASA-test -. Hvis det faktisk fungerer som annonceret, bryder det fysikkens love. Men der er også et muligt smuthul: måske er der en reaktion, vi fandt det bare ikke. Det er muligt, at der er modstand, men det er forbundet med mørkt stof.
I henhold til standardmodellen for kosmologi er det meste af sagen i universet ikke i form af atomer eller andre kendte partikler. Nej, langt størstedelen af massen - med 5 til 1 forskel - er mørk stof. Mørkt stof kolliderer ikke, ødelægges ikke og interagerer ikke længere med sig selv eller med andre almindelige stoffer under nogen kendte omstændigheder, undtagen gravitationspåvirkning. 13,8 milliarder år senere har det dannet et kæmpe, diffust kosmisk netværk af tyngdekonstruktioner og enorme sfæriske glorier over en million lysår i diameter, der indrammer galakser som vores. Mørkt stof gennemsyrer hver kvadratcentimeter af vores galakse, inklusive enhver genstand på Jorden, endda vores kroppe, omend i små mængder.
Under visse betingelser kan imidlertid mørkt stof overtales til at interagere med sig selv eller med almindeligt stof, afhængigt af dets art. Hvis mørkt stof er sammensat af WIMP'er (WIMP, en svagt interagerende massiv partikel), kunne produktet af dens udslettelse detekteres af detektorer. Hvis det består af meget lette aksierpartikler med lav masse, kan de kombineres med fotoner under visse betingelser. En af eksperimenterne, der sigter mod at finde aksioner er kendt som ADMX: aksionseksperimentet med mørkstof. I 1983 opfandt fysiker Pierre Sikivi opfindelseshaloskopet, idet han udnyttede det faktum, at et aksion-fotonpar kan forstærkes under visse betingelser i et elektromagnetisk hulrum. 20 år senere voksede ADMX ud af denne undersøgelse, og siden da har forskere ledt efter aksioner ved hjælp af denne metode.
Til dato er deres søgning desværre endnu ikke blevet kronet med succes. Måske findes aksioner ikke, eller hvis de ikke er mørk stof, kan de have forskellige parametre, som ADMX ikke er følsom nok til. Det er meget muligt, at forskellige elektromagnetiske hulrum med forskellige egenskaber kunne aktivere interaktioner med aksioner. Eventuelt kan fotonaksioninteraktioner forekomme, og hulrummet med de krævede parametre førte til spredning af aksioner i den foretrukne retning. Det er usandsynligt, men ganske acceptabelt, at EMDrive er sådan et hulrum.
Hvordan det virker? På ethvert givet tidspunkt passerer mørke stofpartikler gennem alle områder af rummet uden at blive begrænset af tilstedeværelsen af stof eller andre partikler i standardmodellen. I det elektromagnetiske hulrum springer fotoner med en bestemt frekvens i alle retninger, bevarer momentum og skaber ikke tryk. Men hvis fotonerne bevæger sig i en bestemt retning - for eksempel til bagsiden af hulrummet - kan de kollidere med mørke stofpartikler, og dette vil være:
Salgsfremmende video:
- Fotonen skifter fart og bevæger sig "lidt mindre bagud" og "lidt mere fremad" end det var før kollisionen med en partikel af mørkt stof.
- Fotonen kolliderer med hulrumets væg, reflekterer fra det og sender en impuls i retning fremad for selve hulrummet.
- En partikel af mørkt stof modtager en impuls i netop den modsatte retning: tilbage.
- Momentumet bevares, fordi det mørke stof bærer det væk, lige og modsat i størrelse som det, der optager hulrummet.
Hvis det er, hvad der sker, er dette et rigtig gennembrud. Da mørk stof er overalt, ville vi kun have brug for en energikilde - ikke brændstof - til at rejse over galaksen, fordi vi på ethvert tidspunkt i rummet finder nok mørkt stof. Dette betyder, at vi vil modtage en metode til at detektere mørkt stof, som ved et uheld kolliderer med vores partikler og dermed bekræfter dets eksistens. Og vigtigst af alt er, at alt dette ikke krænker fysiklovene, fordi momentumet er bevaret.
EMDrive-testresultaterne er endnu ikke bevist. Der er mange potentielle fejlkilder, og selve målingerne indikerer en stor usikkerhed i, hvor meget tryk der produceres. Det er endnu ikke klart, om der virkelig er et drivkraft uden reaktion, eller om der er en reaktion, som vi endnu ikke har fundet.
Og forklaringen, der involverer mørk materie, vil også være tvivlsom, da den kræver mange ukendte. Men hvis EMDrive virkelig fungerer ved hjælp af mørk energi, og mysteriet med mørkt stof løses en gang for alle på den mest uventede måde, vil det være utroligt.
ILYA KHEL
