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

Il tempo non è uno sfondo fisso contro cui si svolgono gli eventi; secondo la nostra migliore comprensione dell'universo, è una dimensione flessibile che può dilatarsi e rallentare a seconda di quanto velocemente ci si muove o di quanto sia forte la gravità intorno a sé. Questa idea, nota come dilatazione temporale, è un pilastro della fisica moderna. Sappiamo che un orologio che si muove ad alta velocità ticchetta più lentamente di uno fermo, e che un orologio immerso in un campo gravitazionale intenso scorre più lentamente di uno nello spazio aperto. Per decenni, gli scienziati hanno testato queste regole con estrema precisione, utilizzando orologi atomici su satelliti e in laboratori per confermare che l'universo si comporti esattamente come prevede la teoria della relatività generale. Eppure, una domanda persistente rimane: se poteste circondare completamente una stanza con un guscio di energia che si muove quasi alla velocità della luce, il tempo all'interno di quella stanza rallenterebbe per corrispondere alla velocità del guscio? La fisica standard dice di no, ma una nuova proposta suggerisce che la risposta potrebbe essere sì, e che la prova potrebbe non essere trovata in un orologio che ticchetta, ma in un cristallo che cresce.

Hasan Börekci, un ricercatore con sede in Turchia, ha delineato un piano per una macchina massiccia progettata per testare questa specifica possibilità. Il dispositivo, chiamato Campo di Energia Börekci, è un complesso assemblaggio di due capsule annidate. Il guscio esterno è una grande sfera, mentre quello interno è una camera più piccola a forma di uovo. Tra queste due gusci, la macchina crea un flusso continuo e ad alta velocità di elettroni e luce laser che viaggia dalla parte superiore della capsula interna alla parte inferiore, avvolgendo efficacementamente la stessa in una guaina di energia che si muove quasi alla velocità della luce. L'obiettivo è vedere se questo guscio di energia ad alta velocità modifichi il flusso del tempo per qualsiasi cosa si trovi all'interno della capsula interna. Per misurare ciò, i ricercatori non si affidano a sensori elettronici che potrebbero essere confusi dai potenti campi magnetici ed elettrici della macchina. Invece, utilizzano un processo chimico: la crescita di diamanti.

All'interno della macchina, una miscela di gas metano e idrogeno viene iniettata vicino a un elettrodo metallico surriscaldato. Gli elettroni ad alta velocità e la luce laser scindono le molecole di gas, creando una zuppa di atomi che si deposita su due set di semi di diamante. Un set di semi si trova sulla capsula interna, direttamente all'interno del guscio di energia in rapido movimento. L'altro set si trova sulla parete esterna, fuori dal guscio. Entrambi i set sono esposti allo stesso gas, allo stesso calore e alle stesse condizioni chimiche. Se le leggi standard della fisica valgono, i diamanti su entrambi i set dovrebbero crescere esattamente alla stessa velocità, poiché il tempo passa alla stessa velocità per entrambi. Tuttavia, se l'ipotesi del ricercatore è corretta, il tempo all'interno della capsula interna rallenterà significativamente. Ciò significherebbe che le reazioni chimiche che avvengono lì procederebbero più lentamente dalla prospettiva di un osservatore esterno. Di conseguenza, i diamanti che crescono all'interno sarebbero molto più sottili dei diamanti che crescono all'esterno dopo lo stesso intervallo di tempo.

La macchina è progettata per funzionare ventiquattro ore alla volta. In un singolo giorno, si prevede che produca circa 505 grammi di pellicola di diamante policristallino, un materiale di grado industriale grezzo utilizzato per il raffreddamento di componenti elettronici ad alta potenza e per utensili da taglio. Producerà anche circa 413 carati di diamante monocristallino, il tipo utilizzato per la gioielleria. Sebbene la produzione di questi diamanti sia di per sé un risultato industriale prezioso, lo scopo primario dell'esperimento è confrontare lo spessore delle due pellicole. Se la teoria secondo cui il guscio di energia rallenta il tempo è corretta, la pellicola all'interno del guscio sarà solo circa il due per cento dello spessore della pellicola all'esterno. Questa sarebbe una differenza drammatica e inequivocabile. Se la teoria standard è corretta, le due pellicole sarebbero virtualmente identiche nello spessore, differendo di meno di una parte su cento miliardi.

Il documento presenta questo esperimento come un modo per risolvere un dibattito su come l'energia e la gravità interagiscono. Il ricercatore propone un nuovo quadro matematico, che include un parametro specifico che potrebbe essere misurato dal rapporto tra gli spessori dei diamanti. Se i diamanti all'interno risultassero significativamente più sottili, ciò suggerirebbe che il guscio di energia ha un effetto profondo sul tessuto dello spaziotempo, disaccoppiando l'interno dal mondo esterno. Se fossero dello stesso spessore, confermerebbe che le regole standard della relatività generale rimangono salde, anche in presenza di tali flussi di energia estremi. L'autore riconosce che la visione standard della fisica non prevede alcun cambiamento, e che precedenti esperimenti con la luce e la gravità hanno sostenuto l'idea che i fasci di energia in co-movimento non interagiscano nel modo suggerito dalla nuova ipotesi. Tuttavia, l'esclusivo design di questa macchina, che racchiude completamente un volume con un flusso vicino alla velocità della luce, offre un nuovo modo per testare i limiti della nostra comprensione.

Oltre alla questione del tempo, la macchina dovrebbe anche produrre un flusso continuo di antimateria, specificamente positroni, che sono i controparti di antimateria degli elettroni. Sebbene la quantità di antimateria prodotta sia scientificamente significativa e possa essere utilizzata per la ricerca, il documento nota che il suo valore monetario è trascurabile rispetto alla produzione di diamanti. Il vero motore economico del progetto è il diamante stesso, necessario alle industrie per la sua capacità di condurre calore e resistere alle radiazioni. La macchina è progettata per essere una fabbrica su larga scala per questo materiale, con il vantaggio aggiunto di servire come un enorme laboratorio per la fisica fondamentale. Il ricercatore è aperto al fatto che l'esperimento non è ancora stato costruito; i numeri riguardanti i tassi di crescita dei diamanti e le rese energetiche si basano su calcoli e simulazioni utilizzando dati noti di macchine simili su scala ridotta. Le sfide ingegneristiche, come mantenere freschi i componenti massicci e mantenere il flusso di elettroni ad alta velocità, sono sostanziali e sono dettagliate in un rapporto tecnico separato.

L'esito di questo esperimento, qualora venisse mai costruito, sarebbe chiaro e decisivo. I diamanti stessi servirebbero da verdetto. Se la pellicola interna è sottile e quella esterna è spessa, l'ipotesi è supportata e la nostra comprensione del tempo e della gravità richiederebbe una revisione importante. Se le pellicole sono della stessa dimensione, l'ipotesi è respinta e il modello standard dell'universo rimane intatto. La bellezza della proposta risiede nella sua semplicità: utilizza la crescita di un cristallo, un processo chimico lento e costante, per misurare la velocità del tempo. Trasforma un gioiello in un orologio e un prodotto industriale in un test delle leggi dell'universo. L'autore dichiara un'aspettativa personale che il risultato sia sorprendente, ma sottolinea che sarà l'esperimento, e non la teoria, a decidere la risposta finale. Finché la macchina non sarà costruita e i diamanti non saranno coltivati, la domanda se un guscio di luce possa intrappolare il tempo rimane aperta, in attesa che un cristallo fornisca la risposta.