Theori newydd am sut mae injan EmDrive yn gweithio. Mae'r injan yn bosibl fel arall
Ni ddylai’r enwog EmDrive (1) dorri cyfreithiau ffiseg, meddai Mike McCulloch (2) o Brifysgol Plymouth. Mae'r gwyddonydd yn cynnig damcaniaeth sy'n awgrymu ffordd newydd o ddeall mudiant a syrthni gwrthrychau gyda chyflymiadau bach iawn. Pe bai'n iawn, byddem yn y pen draw yn galw'r gyriant dirgel yn "an-inertial", oherwydd syrthni, hynny yw, syrthni, sy'n poeni'r ymchwilydd Prydeinig.
Mae inertia yn nodweddiadol o bob gwrthrych sydd â màs, sy'n adweithio i newid cyfeiriad neu gyflymiad. Mewn geiriau eraill, gellir meddwl am fàs fel mesur o syrthni. Er bod hwn yn ymddangos i ni yn gysyniad adnabyddus, nid yw ei union natur mor amlwg. Mae cysyniad McCulloch yn seiliedig ar y rhagdybiaeth bod syrthni o ganlyniad i effaith a ragfynegir gan berthnasedd cyffredinol o'r enw ymbelydredd o Unruhymbelydredd corff du yw hwn sy'n gweithredu ar wrthrychau cyflymu. Ar y llaw arall, gallwn ddweud bod tymheredd y bydysawd yn cynyddu wrth i ni gyflymu.
2. Mike McCulloch o Brifysgol Plymouth
Yn ôl McCulloch, syrthni yn syml yw'r pwysau a roddir gan ymbelydredd Unruh ar gorff cyflymu. Mae'n anodd astudio'r effaith ar gyfer y cyflymiadau rydyn ni'n eu gweld yn gyffredin ar y Ddaear. Yn ôl y gwyddonydd, dim ond pan fydd y cyflymiadau'n mynd yn llai y daw hyn yn weladwy. Ar gyflymiadau bach iawn, mae tonfeddi Unruh mor fawr fel nad ydyn nhw bellach yn ffitio i'r bydysawd gweladwy. Pan fydd hyn yn digwydd, mae McCulloch yn dadlau, dim ond gwerthoedd penodol y gall syrthni eu cymryd a neidio o un gwerth i'r llall, sy'n debyg iawn i effeithiau cwantwm. Mewn geiriau eraill, rhaid meintioli syrthni fel elfen o gyflymiadau bach.
Mae McCulloch yn credu y gellir eu cadarnhau gan ei ddamcaniaeth mewn arsylwadau. pigau cyflymder rhyfedd a welwyd yn ystod taith rhai gwrthrychau gofod ger y Ddaear tuag at blanedau eraill. Mae'n anodd astudio'r effaith hon yn ofalus ar y Ddaear oherwydd bod y cyflymiadau sy'n gysylltiedig ag ef yn fach iawn.
O ran yr EmDrive ei hun, mae cysyniad McCulloch yn seiliedig ar y syniad canlynol: os oes gan ffotonau ryw fath o fàs, yna o'u hadlewyrchu, rhaid iddynt brofi syrthni. Fodd bynnag, mae'r ymbelydredd Unruh yn fach iawn yn yr achos hwn. Mor fach fel y gall ryngweithio â'i amgylchedd uniongyrchol. Yn achos yr EmDrive, dyma gôn y dyluniad "injan". Mae'r côn yn caniatáu ar gyfer ymbelydredd Unruh o hyd penodol ar y pen ehangach, ac ymbelydredd o hyd byrrach ar y pen culach. Mae'r ffotonau yn cael eu hadlewyrchu, felly mae'n rhaid i'w syrthni yn y siambr newid. Ac o egwyddor cadwraeth momentwm, nad yw, yn groes i'r farn gyffredin am EmDrive, yn cael ei thorri yn y dehongliad hwn, mae'n dilyn y dylid creu tyniant yn y modd hwn.
Gellir profi damcaniaeth McCulloch yn arbrofol mewn o leiaf dwy ffordd. Yn gyntaf, trwy osod dielectrig y tu mewn i'r siambr - dylai hyn gynyddu effeithlonrwydd y gyriant. Yn ail, yn ôl y gwyddonydd, gall newid maint y siambr newid cyfeiriad y byrdwn. Bydd hyn yn digwydd pan fydd yr ymbelydredd Unruh yn fwy addas ar gyfer pen culach y côn nag i'r un lletach. Gellir achosi effaith debyg trwy newid amlder trawstiau ffoton y tu mewn i'r côn. “Mae gwrthdroi byrdwn eisoes wedi digwydd mewn arbrawf diweddar gan NASA,” meddai’r ymchwilydd Prydeinig.
Mae damcaniaeth McCulloch, ar y naill law, yn dileu problem cadwraeth momentwm, ac ar y llaw arall, mae ar ymyl y brif ffrwd wyddonol. (gwyddoniaeth ymylol nodweddiadol). O safbwynt gwyddonol, mae'n ddadleuol tybio bod gan ffotonau fàs anadweithiol. Ar ben hynny, yn rhesymegol, dylai cyflymder y golau newid y tu mewn i'r siambr. Mae hyn yn eithaf anodd i ffisegwyr ei dderbyn.
3. Egwyddor gweithredu'r injan EmDrive
Mae'n gweithio ond mae angen mwy o brofion
Syniad Roger Scheuer, un o arbenigwyr awyrennau amlycaf Ewrop oedd EmDrive yn wreiddiol. Cyflwynodd y dyluniad hwn ar ffurf cynhwysydd conigol. Mae un pen y cyseinydd yn lletach na'r llall, a dewisir ei ddimensiynau yn y fath fodd ag i ddarparu cyseiniant ar gyfer tonnau electromagnetig o hyd penodol. O ganlyniad, rhaid i'r tonnau hyn sy'n ymledu tuag at y pen lletach gyflymu ac arafu tuag at y pen culach (3). Tybir, o ganlyniad i wahanol gyflymder dadleoli blaen tonnau, eu bod yn rhoi pwysau ymbelydredd gwahanol ar bennau cyferbyniol y cyseinydd, ac felly llinyn di-nwl sy'n symud y gwrthrych.
Fodd bynnag, yn ôl ffiseg hysbys, os na chaiff unrhyw rym ychwanegol ei gymhwyso, ni all momentwm gynyddu. Yn ddamcaniaethol, mae EmDrive yn gweithio gan ddefnyddio ffenomen pwysedd ymbelydredd. Gall cyflymder grŵp ton electromagnetig, ac felly'r grym a gynhyrchir ganddi, ddibynnu ar geometreg y donfedd y mae'n lluosogi ynddo. Yn ôl syniad Scheuer, os ydych chi'n adeiladu canllaw tonnau conigol yn y fath fodd fel bod cyflymder y tonnau ar un pen yn wahanol iawn i gyflymder y tonnau yn y pen arall, yna trwy adlewyrchu'r don hon rhwng y ddau ben, byddwch chi'n cael gwahaniaeth mewn pwysedd ymbelydredd , h.y. digon o rym i gyflawni tyniant. Yn ôl Shayer, Nid yw EmDrive yn torri deddfau ffiseg, ond mae'n defnyddio damcaniaeth Einstein - mae'r injan mewn ffrâm gyfeirio wahanol i'r don "weithredol" y tu mewn iddo.
Hyd yn hyn, dim ond rhai bach iawn sydd wedi'u hadeiladu. Prototeipiau o EmDrive gyda grym tyniant y drefn micronews. Mae sefydliad ymchwil gweddol fawr, Prifysgol Polytechnig Gogledd-orllewin Xi'an Tsieina, wedi arbrofi gydag injan prototeip gyda grym gwthio o 720 µN (micronnewydd). Efallai na fydd yn llawer, ond nid yw rhai thrusters ïon a ddefnyddir mewn seryddiaeth yn cynhyrchu mwy.
4. Prawf EmDrive 2014.
Mae'r fersiwn o EmDrive a brofwyd gan NASA (4) yn waith y dylunydd Americanaidd Guido Fetti. Mae profion gwactod ar y pendil wedi cadarnhau ei fod yn cyflawni byrdwn o 30-50 µN. Labordy Eagleworks, a leolir yng Nghanolfan Ofod Lyndon B. Johnson yn Houston, cadarnhaodd ei waith mewn gwagle. Mae arbenigwyr NASA yn esbonio gweithrediad yr injan trwy effeithiau cwantwm, neu yn hytrach, trwy ryngweithio â gronynnau mater a gwrthfater sy'n codi ac yna'n dinistrio ar y cyd yn y gwactod cwantwm.
Am gyfnod hir, nid oedd yr Americanwyr am gyfaddef yn swyddogol eu bod wedi arsylwi ar y byrdwn a gynhyrchwyd gan EmDrive, gan ofni y gallai'r gwerth bach canlyniadol fod oherwydd gwallau mesur. Felly, cafodd y dulliau mesur eu mireinio ac ailadroddwyd yr arbrawf. Dim ond ar ôl hyn i gyd, cadarnhaodd NASA ganlyniadau'r astudiaeth.
Fodd bynnag, fel yr adroddodd International Business Times ym mis Mawrth 2016, dywedodd un o weithwyr NASA a weithiodd ar y prosiect fod yr asiantaeth yn bwriadu ailadrodd yr arbrawf cyfan gyda thîm ar wahân. Bydd hyn yn caniatáu iddi brofi'r ateb yn derfynol cyn penderfynu buddsoddi mwy o arian ynddo.
