Hoe een warp-drive te bouwen met metamaterialen

Metamaterialen zijn stoffen waarin hun vermogen om elektrische en magnetische velden te ondersteunen kan worden veranderd. Speel op de juiste manier met deze eigenschappen en je kunt elektromagnetische golven op allerlei vreemde en exotische manieren sturen. Het meest opvallende gebruik van dit idee is om onzichtbaarheidsmantels te bouwen, maar er is nog een meer fascinerende toepassing. Het blijkt dat er een formele wiskundige analogie is tussen de manier waarop metamaterialen licht buigen en de manier waarop de zwaartekracht dat doet. Binnen metamaterialen wordt elektromagnetische ruimte relatief op precies dezelfde manier vervormd als ruimtetijd in het algemeen. Dat betekent dat natuurkundigen metamaterialen kunnen gebruiken om het universum zelf en al het vreemde fenomeen van de algemene relativiteitstheorie te simuleren. We hebben gekeken naar verschillende pogingen om zwarte gaten, de oerknal en zelfs multiversums na te bootsen. Maar er is nog iets dat de algemene relativiteitstheorie lijkt toe te staan: sneller dan licht reizen. In 1994 realiseerde de Mexicaanse fysicus Michael Alcubierre zich dat hoewel de relativiteit sneller dan het licht reizen ten opzichte van het weefsel van de ruimtetijd verhindert, het geen beperking oplegt aan de snelheid waarmee regio's in de ruimtetijd ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.
Dat suggereert een manier om een ​​warpaandrijving te bouwen. Alcubierre stelde zich een klein volume platte ruimtetijd voor waarin een ruimtevaartuig zit, omringd door een bel van ruimtetijd die krimpt in de reisrichting, je bestemming dichterbij brengt en zich achter je uitstrekt. Hij toonde aan dat dit krimpen en uitrekken de bel - en het ruimteschip dat het bevatte - in staat kon stellen met superluminale snelheden te bewegen.
Vandaag wijst Igor Smolyaninov van de Universiteit van Maryland erop dat als dit soort bellen mogelijk zijn in de ruimtetijd, het ook mogelijk moet zijn om ze in een metamateriaal te simuleren. Zijn analyse zorgt voor interessante lectuur. Het blijkt dat sneller dan licht reizen niet mogelijk is in enig fysiek realiseerbaar metamateriaal. Dat komt overeen met verschillende analyses van Alcubierre's ideeën die suggereren dat zijn bubbel zeer onstabiel zou zijn en dat superluminaal reizen onmogelijk zou zijn. We hebben er hier een bekeken. Smolyaninov zegt echter dat subluminaal reizen met deze methode nog steeds mogelijk is en laat zien hoe het mogelijk moet zijn om snelheden tot een kwart van de lichtsnelheid te bereiken door de ruimte voor en achter de reiziger te vervormen. Dat is niet helemaal warpsnelheid, nergens in de buurt eigenlijk. Maar het is een redelijk aantal knopen naar ieders maatstaven. Het blijft alleen voor iemand om daadwerkelijk een metamateriaal te bouwen dat in staat is tot deze truc. En te oordelen naar de snelheid waarmee dit spul wordt ontwikkeld, zouden we niet te lang moeten wachten. Referentie: arxiv.org/abs/1009.5663 : Op metamateriaal gebaseerd model van de Alcubierre Warp Drive zich verstoppen