Chemical-Vapour-Deposition Diamond as the Primary Product and as a Chemical Clock of a Near-Light-Speed Energy-Sheath Apparatus: Yields, Uses, and a Test of the Börekci Metric

Zeit ist keine feste Kulisse, vor der sich Ereignisse entfalten; nach unserem besten Verständnis des Universums ist sie eine flexible Dimension, die sich dehnen und verlangsamen kann, je nachdem, wie schnell man sich bewegt oder wie stark die Gravitation in der Umgebung ist. Diese Idee, bekannt als Zeitdilatation, ist ein Eckpfeiler der modernen Physik. Wir wissen, dass eine Uhr, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, langsamer tickt als eine, die stillsteht, und dass eine Uhr in einem starken Gravitationsfeld langsamer läuft als eine im leeren Raum. Seit Jahrzehnten testen Wissenschaftler diese Regeln mit extremer Präzision, indem sie Atomuhren auf Satelliten und in Laboren verwenden, um zu bestätigen, dass sich das Universum genau so verhält, wie es die Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie vorhersagt. Doch eine bleibende Frage bleibt: Wenn man einen Raum vollständig mit einer Schale aus Energie umgeben könnte, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt, würde die Zeit innerhalb dieses Raumes langsamer werden, um mit der Geschwindigkeit der Schale übereinzustimmen? Die Standardphysik sagt nein, aber ein neuer Vorschlag legt nahe, dass die Antwort ja lauten könnte und dass der Beweis nicht in einer tickenden Uhr, sondern in einem wachsenden Kristall gefunden werden könnte.

Hasan Börekci, ein Forscher aus der Türkei, hat einen Plan für eine gewaltige Maschine entworfen, die dazu dient, diese spezifische Möglichkeit zu testen. Das Gerät, genannt „Börekci Energy Field“, ist eine komplexe Anordnung aus zwei ineinander liegenden Kapseln. Die äußere Hülle ist eine große Sphäre, während die innere eine kleinere, eiförmige Kammer ist. Zwischen diesen beiden Hüllen erzeugt die Maschine einen kontinuierlichen, Hochgeschwindigkeitsstrom aus Elektronen und Laserlicht, der von der Oberseite der inneren Kapsel zur Unterseite fließt und sie so effektiv in einen Mantel aus Energie hüllt, der sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt. Das Ziel ist es zu sehen, ob diese schnell bewegende Energieschale den Zeitfluss für alles verändert, was sich innerhalb der inneren Kapsel befindet. Um dies zu messen, verlassen sich die Forscher nicht auf elektronische Sensoren, die durch die starken Magnet- und Elektrofelder der Maschine verwirrt werden könnten. Stattdessen nutzen sie einen chemischen Prozess: das Züchten von Diamanten.

Im Inneren der Maschine wird eine Mischung aus Methan- und Wasserstoffgas in der Nähe einer superheißen Metallelektrode injiziert. Das Hochgeschwindigkeits-Elektronenfeld und das Laserlicht spalten die Gasmoleküle auf und erzeugen eine Suppe aus Atomen, die sich auf zwei Sätze von Diamantsamen absetzen. Ein Satz von Samen befindet sich auf der inneren Kapsel, direkt innerhalb der schnell bewegenden Energieschale. Der andere Satz befindet sich an der Außenwand, außerhalb der Schale. Beide Sätze sind demselben Gas, derselben Hitze und denselben chemischen Bedingungen ausgesetzt. Wenn die Standardgesetze der Physik Bestand haben, sollten die Diamanten auf beiden Sätzen exakt mit der gleichen Rate wachsen, da die Zeit für beide gleich vergeht. Wenn jedoch die Hypothese des Forschers korrekt ist, wird die Zeit innerhalb der inneren Kapsel signifikant langsamer vergehen. Dies würde bedeuten, dass die chemischen Reaktionen dort aus der Sicht eines externen Beobachters langsamer ablaufen würden. Folglich wären die Diamanten, die im Inneren wachsen, nach der gleichen Zeitspanne wesentlich dünner als die Diamanten, die außen wachsen.

Die Maschine ist darauf ausgelegt, jeweils vierundzwanzig Stunden lang zu laufen. An einem einzigen Tag soll sie etwa 505 Gramm polykristallinen Diamantfilm produzieren, ein grobes, industrielles Material, das zur Kühlung hochbelasteter Elektronik und für Schneidwerkzeuge verwendet wird. Sie wird zudem etwa 413 Karat Einkristall-Diamant züchten, die Art, die für Schmuck verwendet wird. Während die Produktion dieser Diamanten an sich bereits ein wertvolles industrielles Ergebnis darstellt, ist der primäre Zweck des Experiments der Vergleich der Dicke der beiden Filme. Wenn die Theorie korrekt ist, dass die Energieschale die Zeit verlangsamt, wäre der Film innerhalb der Schale nur etwa zwei Prozent so dick wie der Film außerhalb. Dies wäre ein dramatischer und unverkennbarer Unterschied. Wenn die Standardtheorie korrekt ist, wären die beiden Filme in ihrer Dicke nahezu identisch und würden sich um weniger als einen Teil von einhundert Milliarden unterscheiden.

Das Paper präsentiert dieses Experiment als einen Weg, eine Debatte darüber zu klären, wie Energie und Gravitation interagieren. Der Forscher schlägt einen neuen mathematischen Rahmen vor, der einen spezifischen Parameter enthält, der durch das Verhältnis der Diamantdicken gemessen werden kann. Wenn die Diamanten im Inneren signifikant dünner sind, deutet dies darauf hin, dass die Energieschale einen tiefgreifenden Effekt auf das Gefüge der Raumzeit hat und das Innere von der Außenwelt entkoppelt. Wenn sie die gleiche Dicke haben, bestätigt dies, dass die Standardregeln der allgemeinen Relativitätstheorie auch in Gegenwart solch extremer Energieströme bestehen bleiben. Der Autor räumt ein, dass die Standardansicht der Physik keine Veränderung vorhersagt und dass frühere Experimente mit Licht und Gravitation die Vorstellung gestützt haben, dass mitbewegte Energiestrahlen nicht auf die Weise interagieren, wie die neue Hypothese es vermutet. Jedoch bietet das einzigartige Design dieser Maschine, die ein Volumen vollständig mit einem Strom nahe der Lichtgeschwindigkeit umschließt, eine neue Möglichkeit, die Grenzen unseres Verständnisses zu testen.

Über die Frage der Zeit hinaus wird erwartet, dass die Maschine einen kontinuierlichen Strom von Antimaterie produziert, speziell Positronen, welche die Antimaterie-Gegenstücke zu Elektronen sind. Während die Menge der produzierten Antimaterie wissenschaftlich bedeutsam ist und für die Forschung genutzt werden könnte, stellt das Paper fest, dass ihr monetärer Wert im Vergleich zur Diamantproduktion vernachlässigbar ist. Der wahre wirtschaftliche Antrieb des Projekts ist der Diamant selbst, der von Industrien aufgrund seiner Fähigkeit zur Wärmeleitung und zur Beständigkeit gegen Strahlung benötigt wird. Die Maschine ist als groß angelegte Fabrik für dieses Material konzipiert, mit dem Zusatz, als riesiges Labor für die fundamentale Physik zu dienen. Der Forscher ist offen darüber, dass das Experiment noch nicht gebaut wurde; die Zahlen bezüglich der Diamantwachstumsraten und der Energieerträge basieren auf Berechnungen und Simulationen unter Verwendung bekannter Daten aus ähnlichen, kleineren Maschinen. Die technischen Herausforderungen, wie die Kühlung der massiven Komponenten und die Aufrechterhaltung des Hochgeschwindigkeits-Elektronenstroms, sind beträchtlich und werden in einem separaten technischen Bericht detailliert beschrieben.

Das Ergebnis dieses Experiments, sollte es jemals gebaut werden, wäre klar und entscheidend. Die Diamanten selbst würden das Urteil verkünden. Wenn der innere Film dünn und der äußere Film dick ist, wird die Hypothese gestützt, und unser Verständnis von Zeit und Gravitation müsste grundlegend revidiert werden. Wenn die Filme die gleiche Dicke haben, wird die Hypothese abgelehnt, und das Standardmodell des Universums bleibt intakt. Die Schönheit des Vorschlags liegt in seiner Einfachheit: Er nutzt das Wachstum eines Kristalls, einen langsamen und stetigen chemischen Prozess, um die Geschwindigkeit der Zeit zu messen. Er verwandelt ein Stück Schmuck in eine Uhr und ein Fabrikprodukt in einen Test der Gesetze des Universums. Der Autor gibt an, persönlich eine überraschende Antwort zu erwarten, betont jedoch, dass das Experiment und nicht die Theorie das endgültige Urteil fällen wird. Bis die Maschine konstruiert und die Diamanten gezüchtet sind, bleibt die Frage, ob eine Schale aus Licht die Zeit einfangen kann, eine offene Frage, die darauf wartet, dass ein Kristall die Antwort liefert.