NASA計(jì)劃研究蟲洞物理學(xué)：尋找時(shí)空旅行方法
[摘要]美國宇航局科學(xué)家稱將在未來20年對人類未知的物理學(xué)進(jìn)行研究，尋找時(shí)空扭曲的方法，利用蟲洞進(jìn)行空間飛行。
美國宇航局宣布了未來20年內(nèi)的任務(wù)規(guī)劃，對15大航空航天領(lǐng)域進(jìn)行攻克，其中之一就是研究時(shí)空理論
據(jù)國外媒體報(bào)道，美國宇航局的航空航天技術(shù)一直處于世界前列，來自華盛頓總部的消息稱，美國宇航局計(jì)劃利用20年的時(shí)間對空間扭曲和蟲洞進(jìn)行研究，科學(xué)家表示未來星際任務(wù)中機(jī)器人將是主力軍。為了實(shí)現(xiàn)對蟲洞的探索，美國宇航局科學(xué)家認(rèn)為其中涉及到人類目前還未知的物理學(xué)，研究這塊內(nèi)容能夠帶領(lǐng)我們接近蟲洞的真相，比如我們可以發(fā)射探測器對宇宙量子真空進(jìn)行研究，改進(jìn)我們的引力理論。一旦完成了為未知物理的研究，我們就可以暢游宇宙空間了。
美國宇航局哈羅德-懷特博士認(rèn)為時(shí)空扭曲能夠縮短空間飛行的時(shí)間，看似遙不可及的星系其實(shí)只要瞬間就能抵達(dá)。美國宇航局在近日提出了15大未來航空航天技術(shù)規(guī)劃，其中就涉及到對宇宙理論的研究，當(dāng)然還包括人類探索地外天體所需要的著陸技術(shù)、納米技術(shù)等。最讓人感興趣的要數(shù)核動(dòng)力引擎，美國宇航局認(rèn)為未來20年將建立核動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的雛形，突破現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室瓶頸，打造各種適合星際旅行的動(dòng)力。
戴維-米勒博士是美國宇航局華盛頓總部的首席技術(shù)專家，他認(rèn)為未來我們將前往太陽系
邊緣進(jìn)行探索，新型動(dòng)力的研發(fā)是必不可少的，核動(dòng)力裝置也無法將我們帶到更遠(yuǎn)，而利用時(shí)空扭曲的動(dòng)力裝置才是終極目標(biāo)。對此，美國宇航局在15大任務(wù)規(guī)劃
中就加入了對時(shí)空性質(zhì)的研究，深入對引力、慣性系、量子真空以及其他基本物理進(jìn)行研究，并引領(lǐng)我們進(jìn)入時(shí)空扭曲與蟲洞的物理學(xué)。
根據(jù)現(xiàn)有的理論，利用蟲洞與時(shí)空扭曲技術(shù)能夠讓宇宙飛船輕松完成巨大時(shí)空距離的旅程，三維空間中的遙遠(yuǎn)距離在高維時(shí)空中不算太遠(yuǎn)，只要瞬間就能抵達(dá)。美國宇航局下屬的實(shí)驗(yàn)室前不久還提出了曲率驅(qū)動(dòng)的概念，前往4光年外的半人馬座只要兩周。不過也有研究質(zhì)疑曲率驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方案存在問題，違背了動(dòng)量守恒?？梢钥隙ǖ氖?，科學(xué)家們已經(jīng)在著手研究利用時(shí)空扭曲前進(jìn)的動(dòng)力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)超光速旅行。
除了極為科幻的曲率驅(qū)動(dòng)外，美國宇航局還對各種先進(jìn)動(dòng)力進(jìn)行研究，比如反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽帆等。我們只要通過一束激光就能驅(qū)動(dòng)飛船，如果這項(xiàng)技術(shù)成熟，前往火星之旅就可以大大縮短，2033年的火星任務(wù)危險(xiǎn)性將大大降低，至少宇航員暴露在銀河宇宙射線中的時(shí)間會(huì)縮短。在未來10年，美國宇航局還將對小行星進(jìn)行登陸，尋找登陸地外天體的方法，因?yàn)槲覀冊诘顷懟鹦侵翱赡芤顷懟鹦l(wèi)一。
延伸閱讀:多國科學(xué)家合力闡述物理學(xué)未知領(lǐng)域
有一種粒子公然藐視物理學(xué)家標(biāo)準(zhǔn)模型的規(guī)則，它就是中微子。根據(jù)理論，中微子不具有質(zhì)量。但是，事實(shí)情況是，中微子有質(zhì)量，從理論的角度來說，它們表現(xiàn)得“天馬行空、不受拘束”。
美國黑堡鎮(zhèn)弗吉尼亞理工學(xué)院理論家Patrick Huber說：“在中微子物理學(xué)領(lǐng)域，允許和標(biāo)準(zhǔn)模型存在10%、20%或50%的偏差?！睂δ切で笮挛锢淼娜硕?，“中微子是一個(gè)值得鉆研的領(lǐng)域”。
中微子源于一種形式的核衰變，與其他物質(zhì)的相互作用力很弱。中微子的表現(xiàn)形式很多樣，1998年，物理學(xué)家利用日本一個(gè)礦內(nèi)的超級神岡探測器，發(fā)現(xiàn)中微子具有質(zhì)量——盡管不足電子的十億分之一。
但根據(jù)愛因斯坦的相對論，中微子是無質(zhì)量的，它們不得不以光速飛行。在這種情況下，時(shí)間對于中微子而言幾近停止，變化也可以忽略不計(jì)。
對于中微子各種“不合常理”的表現(xiàn)，美國伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學(xué)理論家André de Gouvêa說：“你絕對可以說中微子在物理學(xué)領(lǐng)域是一顆脫穎而出的新星。”中微子有三種類型——電子、μ介子和τ子，在振動(dòng)中它們可以從一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型，這一現(xiàn)象可以被6種參數(shù)描述：質(zhì)量上的3種不同（這決定著振蕩的速度）和3種不同的混合角（這決定從一種形態(tài)轉(zhuǎn)為另一種的差異）。在過去的18個(gè)月中，這一模型聚焦的范圍已經(jīng)進(jìn)一步縮小。
2012年3月，中國大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)工程的物理學(xué)家
測量了最后一個(gè)未知的混合角，并發(fā)現(xiàn)其比很多人曾經(jīng)預(yù)想的大。3個(gè)已知的混合角都大
于零度，結(jié)果顯示中微子和反中微子能夠以不同的方式振蕩——這種被稱為宇稱不守恒的不對稱性有助于解釋為何宇宙中的物質(zhì)遠(yuǎn)多于反物質(zhì)。
美國伊利諾伊州巴達(dá)維亞市費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室（Fermilab）的Robert Plunkett說，大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)表明，如果宇稱不守恒確實(shí)存在，那么它能夠被相對容易地觀測到?！霸?jīng)被認(rèn)為很艱巨的任務(wù)，現(xiàn)在已處于我們的掌握之中?！彼f。
今年3月，這個(gè)新模型更為引人注目，宇宙學(xué)家利用歐洲航天局的普朗克飛船完成了其宇宙微波背景實(shí)驗(yàn)。該分析探究了中微子形態(tài)的數(shù)量，對可能存在
的第四種中微子提出了懷疑。de Gouvêa說：“目前確切證實(shí)的3種類型的中微子相互作用良好。這個(gè)結(jié)果也許令人失望，但這就是事實(shí)?！?/div>
物理學(xué)家計(jì)劃開展以前從未有過的更大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)：將中微子發(fā)射到距離地球數(shù)
百公里外的區(qū)域，允許它們在飛行中改變形態(tài)。在美國，被提議的長基線中微子實(shí)驗(yàn)將利用儲(chǔ)存在南達(dá)科他州里德附近廢棄的霍姆斯特克礦地下的巨型探測器，探測
從1300公里外的Fermilab發(fā)出的中微子束。在日本，計(jì)劃中的Hyper神岡實(shí)驗(yàn)將探測從295公里處發(fā)出的中微子，探測器的規(guī)模是超級神岡的
20倍。
物理學(xué)家希望，通過采取一系列不同的
測量方法，能找到現(xiàn)有中微子模型間的差異。美國紐約布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家Mary Bishai說：“如果我們試圖以不同的方式觀測中微子振蕩，驚喜是否會(huì)出現(xiàn)？3種形態(tài)的中微子模型是否會(huì)被瓦解？”
物理學(xué)家還希望首先知曉中微子是如何獲得質(zhì)量的。和標(biāo)準(zhǔn)模型中的其他粒子一樣，中微子能夠從希格斯場的作用中獲得質(zhì)量?；蛘撸鼈兛赡芡ㄟ^所謂的翹翹板機(jī)制獲得質(zhì)量。但是要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中微子必須有一個(gè)特性：它是其自身的反粒子。
為了進(jìn)一步證實(shí)猜想，物理學(xué)家正在使用地下探測器尋找一種被稱為“無中微子雙β衰變”的核衰變新類型，這種情況只有在中微子是自身反粒子時(shí)才會(huì)發(fā)生。迄今為止，還沒有出現(xiàn)一些強(qiáng)有力的證據(jù)。
7月，意大利格蘭薩索國家實(shí)驗(yàn)室地下鍺探測器陣列（GERDA）實(shí)驗(yàn)顯示，先前宣稱觀測到的鍺-76同位素是不實(shí)的。如果衰變確實(shí)存在，很多研究人員懷疑需要更大型（重達(dá)1噸或數(shù)噸）的探測器才能進(jìn)行觀測。
盡管中微子物理學(xué)“不走尋常路”——與標(biāo)準(zhǔn)模型存在偏差，其仍是研究人員熱衷研究的領(lǐng)域，這些難以捉摸的粒子總有著無比強(qiáng)大的誘惑力。
