Section 3Ingénierie de la métrique et de la propulsion

Conditionner le champ, pas la puissance

Université. · 3 min de lecture

Ce qu'elle propose

L'électromagnétisme ordinaire se couple à la gravitation de façon bien trop faible pour être utile. Le programme de conditionnement affirme que la faiblesse ne tient pas à la quantité d'énergie injectée mais à la forme que prend le champ — donner à un champ électromagnétique une structure plus proche de celle qui sous-tend la gravitation, et le couplage devient beaucoup plus fort. Le matériel pour imposer cette structure existe déjà dans les laboratoires d'accélérateurs : un onduleur ou une hélice qui force les électrons sur une trajectoire sinusoïdale de sorte que le faisceau porte un potentiel vecteur cohérent. Et l'autorisation physique est réglée : le potentiel vecteur déplace la phase d'une particule dans une région où aucune force n'agit, sans échange d'énergie.

À qui elle s'adresseIngénieurs en accélérateurs et lignes de faisceau · Concepteurs en électromagnétisme · Ingénieurs en magnétométrie de précision

Pourquoi la bibliothèque le suggère

La licence sur laquelle repose tout le programme, transformée en instrument. Réglez le flux enfermé dans le tore et les franges glissent latéralement d'exactement une frange par quantum de flux, tandis que les deux trajets de l'électron restent dans un couloir où le champ magnétique est nul.

L'interféromètre avec le champ éteint

Séparez un faisceau d'électrons, envoyez les deux moitiés de part et d'autre d'un flux magnétique entièrement confiné et entièrement blindé, puis réunissez-les. Sur les trajets eux-mêmes le champ magnétique est exactement nul — le couloir ombré ci-dessous est sans champ sur toute sa longueur. Le potentiel vecteur, lui, n'y est pas nul, et les franges se déplacent. Réglez le flux enlacé et regardez le motif glisser latéralement d'exactement une frange par quantum de flux. Essayez ensuite la seconde commande. Elle change la jauge — le potentiel lui-même, en chaque point des deux trajets, comme le montrent les flèches — et les franges ne bougent pas du tout. Les deux commandes sont actives ; une seule change quelque chose qu'un détecteur puisse voir.

Deux commandes : l'une déplace les franges, l'autre ne le peut pasFlux enlacé, en quanta de flux h/e0,00

Choix de jauge λ — la liberté que contient le potentiel lui-même0,00

Trajet supérieur
Trajet inférieur
Flux confiné
Potentiel vecteur sur les trajets

L'axe du détecteur est tracé en largeurs de frange et l'intensité est normalisée : le motif est une forme, pas une luminosité absolue. Le flux est donné en unités du quantum de flux à un électron h/e, soit environ 4,14 × 10⁻¹⁵ weber.Rien ici ne bouge tout seul. Le motif n'est redessiné que lorsque vous changez le flux enlacé ; la commande de jauge redessine les flèches et laisse le motif exactement là où il était.

Ce qui se passe: Le flux enlacé est proche d'un nombre entier de quanta, donc le motif est proche de sa position de départ. Ajouter un quantum entier reproduit le motif.

Champ magnétique sur les trajets électroniques: nul, pour tout réglage
Potentiel vecteur sur le trajet supérieur, dans cette jauge: 0,00 nWb/m
Potentiel vecteur sur le trajet inférieur, dans cette jauge: 0,00 nWb/m
Phase que la jauge ajoute à chaque moitié: 0,00 radians — la même pour les deux moitiés, donc elle s'annule
Différence de phase entre les deux moitiés: 0,00 radians
Décalage des franges: 0,00 largeurs de frange
Ce qu'aucun choix de jauge ne peut changer: le champ sur les trajets, la différence de phase, le décalage des franges

Le flux enlacé contrôle la phase relative. Changer la jauge change le potentiel attribué à chaque point, pas la différence de phase observable ni le motif de franges. Cet instrument calcule la phase et l'interférence, pas l'énergie stockée ni la puissance fournie.

Qu'il ne se passe rien est ici le résultat, et non une commande cassée. Le potentiel n'est pas unique : pour toute fonction régulière χ vous pouvez remplacer A par A + ∇χ, ce qui change le potentiel en chaque point et ne change le champ magnétique nulle part, car le rotationnel d'un gradient est nul. Cet instrument effectue réellement cette substitution, puis intègre le potentiel complet, terme de jauge compris, le long de la boucle fermée que les deux moitiés du faisceau forment entre elles. Chaque moitié acquiert bien une phase due au terme de jauge — exactement 2λ radians dans cette famille — et les deux acquièrent la même, si bien qu'elle s'annule dans leur différence. Ce qui subsiste est l'intégrale de boucle, c'est-à-dire le flux enlacé, et c'est cela l'observable.

L'expérience de Tonomura en 1986 a répondu à l'objection évidente par construction : le flux se trouvait dans un aimant torique entouré d'un blindage supraconducteur, si bien que le champ résiduel n'était pas seulement faible sur l'onde électronique, il en était exclu. Le décalage était toujours là, et c'était toujours une frange par quantum de flux.

Un schéma idéal à deux trajets comparant des valeurs stables du flux, pas une reconstruction exacte de l'appareil ni une simulation du flux variant au cours du temps. Un flux magnétique qui varie réellement peut induire un champ électrique. L'énergie du faisceau, la longueur des trajets, la taille de l'aimant et l'intensité absolue ne sont pas modélisées. Φ₀ = h/e ≈ 4.136e-15 Wb.

La fiche source : Tonomura et al. 1986, Evidence for Aharonov–Bohm effect with magnetic field completely shielded from electron wave (en anglais)

David Froning et Terence Barrett exposent le programme dans le cadre du programme NASA Breakthrough Propulsion Physics : plusieurs façons de conditionner un rayonnement ordinaire en une forme à structure de jauge plus riche, et plusieurs façons dont de tels champs pourraient interagir avec la gravité ou avec l'état de point zéro du vide (Space coupling by specially conditioned electromagnetic fields, 1998). L'article ultérieur de la série énonce la condition d'accord que le champ conditionné devrait satisfaire — la réponse électrique et magnétique du vide se comportant comme un vecteur dont la direction tourne avec la vitesse du véhicule tandis que sa grandeur reste à la valeur du vide (Unlabored system motion by specially conditioned electromagnetic fields in higher dimensional realms, 2010). La forme forte et défendable de l'affirmation est le contrôle de phase, et c'est de la physique tranchée : le potentiel a un effet physique mesurable là où les champs s'annulent (Significance of EM potentials in quantum theory, 1959, confirmé dans Evidence for Aharonov-Bohm effect with magnetic field completely shielded from electron wave, 1986). Moe Arman et Charles Chase ont breveté un matériel qui utilise exactement cela : un maillage à l'échelle de la puce de diodes à électrons dans environ cent gauss, dont les flux tombent en phase en quelques nanosecondes et fusionnent en un faisceau de matière cohérent, à température ambiante, sans cryogénie (Systems and methods for generating coherent matterwave beams, 2011). Écrire l'affirmation comme un contrôle de phase plutôt que comme une énergie stockée dans le potentiel — la première résiste à l'examen et la seconde n'a pas besoin d'être avancée.

Et la forme que le deuxième échelon demande réellement : le même enroulement poloïdal unique, posé sur une forme qui n'est délibérément pas un beignet.

Un tore enroulé d'un seul fil continu, son âme en forme de goutte — un bulbe rond à une extrémité et deux branches droites se rejoignant en pointe à l'autre — avec des courbes fermées tracées dans l'espace extérieur, chacune enfilant l'anneau. — Les spires gardent un espacement régulier jusqu'autour de la pointe, et les courbes extérieures enlacent l'anneau exactement comme sur un tore rond — l'enlacement est le même, le motif ne l'est pas.

L'expérience ou la construction

Il y a deux échelons et le premier est délibérément peu ambitieux. Échelon un : construire la source d'onde de matière cohérente d'après le brevet et mesurer la cohérence — la brillance du faisceau en fonction du nombre de diodes contributrices, en cherchant la loi carrée qu'implique la cohérence. Échelon deux, que le corpus enregistre comme ayant été tenté et rapporté réussi mais jamais répété indépendamment : un tore bobiné construit délibérément hors de la rondeur, une forme de goutte plutôt qu'un beignet, piloté en courant alternatif de sorte que les champs électrique et magnétique restent à l'intérieur tandis qu'un potentiel vecteur non nul demeure à l'extérieur — puis une mesure de si la densité locale du champ de point zéro à l'extérieur a changé, en utilisant l'instrument d'échantillonnage direct du champ de la section 6. La mesure qui tranche est la variance échantillonnée du champ électrique du vide juste à l'extérieur du tore, moteur allumé et éteint, avec un tore rond de bobinage identique comme témoin. Une asymétrie fabricable avec une lecture d'échantillonnage de champ mesurable est une chose rare et bon marché dans ce sujet.

Contexte de recherche

Les propositions de conditionnement sont évaluées par les pairs, le dispositif à onde de matière est breveté, la mesure du tore a été rapportée dans un livre sur l'air plutôt que dans une revue, et aucun groupe indépendant n'a répété quoi que ce soit de tout cela.

Prenez cette fiche

La mesure qui tranche: La mesure qui tranche est la variance échantillonnée du champ électrique du vide juste à l'extérieur du tore, moteur allumé et éteint, avec un tore rond de bobinage identique comme témoin.
Ce qu'il faut pour commencer: Université.
L'ingénieur qu'elle forme: Cette fiche est l'endroit où le plus vieux fil de ce site — les fonctions de potentiel scalaire de Whittaker, en passant par Aharonov-Bohm, jusqu'à l'onduleur — devient une machine.

Ce sur quoi elle repose