¿Qué piensa la pandilla Quora sobre la construcción de un acelerador de partículas basado en la gravedad? ¿Cómo lo diseñarías?

No! La gravedad apesta.

Vamos a desempaquetarlo un poco más. Considere el electrón-voltio, o eV. 1 eV, que es aproximadamente 160 piconewton-nanómetros (para usar mi unidad de energía favorita), es la energía que gana un electrón después de ser acelerado a través de 1V de potencial electrostático.

Consideremos el potencial gravitacional que se necesitaría para acelerar un electrón a 1eV de energía. Bien llámalo golt . Un golt tiene unidades de energía por masa (en eso actúa la gravedad), y el electrón tiene una masa de poco menos de un nanopiconanocilogramo. Unidades estúpidas, pero fáciles para las matemáticas posteriores: 160 pN nm dividido por 1 npn (kg) da 160 mil millones de Nm / kg. Eso es estúpidamente enorme. Definiremos un nanogolt como 160 Nm / kg (o metros cuadrados por segundo al cuadrado, para usar unidades mucho más familiares).

Ahora, ¿cuál es la intensidad del campo gravitacional de la Tierra? Cuando una masa cae un metro en el campo gravitacional de la Tierra, gana aproximadamente 10 J / kg de energía. Eso es una decimosexta parte de un nanogolt por metro. ¿Por que eso es un problema?

En primer lugar, eso es estúpido pequeño. 0,06 nanogoltios por metro es una intensidad de campo gravitacional tremendamente pequeña en comparación con cualquier intensidad de campo electromagnético (EM). Coloque dos electrodos en cualquier parte de su cuerpo y descubrirá que genera campos de milivoltios por metro a través de su piel con solo estar vivo. Los tubos de CRT en los viejos televisores de pantalla gruesa hacen kilovoltios por metro sin sudar. Mientras tanto, estamos haciendo experimentos de teraelectrones y voltios en la mayoría de los aceleradores modernos. Para alcanzar un teragolt, ¡tu acelerador de partículas gravitacionales necesita estirarse aproximadamente un billón de billones de metros más o menos! Y eso también se debe a que:

En segundo lugar, no puede aumentar la intensidad del campo gravitacional. Verás, EM es una teoría de dos cargas (positiva y negativa). Entonces, si desea un gran campo, simplemente haga un espacio entre una gran carga positiva y una gran carga negativa. Cualquier cosa cargada en el medio se empuja simultáneamente (digamos) desde lo positivo y se tira hacia lo negativo. Es por eso que puede obtener un potencial tan alto y densidades de energía tan altas en EM.

Mientras tanto, la gravedad es una teoría de una carga: hasta donde sabemos, solo hay masa. Si tiene dos masas grandes a cada lado de un espacio, una masa entre ellas se tira simultáneamente en ambos sentidos y perversamente siente menos fuerza. La única razón por la que el campo gravitacional de la Tierra nos importa es simplemente porque hay mucha Tierra para atraernos. Y no hay forma de aumentar ese campo gravitacional por debajo de aumentar significativamente la masa de la Tierra, lo que nos haría sentir incómodos a todos (por decirlo suavemente).

Así que siempre usaremos electromagnetismo para acelerar nuestras partículas, porque la gravedad simplemente apesta. EM también apesta, no me malinterpreten, pero también explota, y eso hace toda la diferencia.

Podrías colocarlo antes del horizonte de eventos de un agujero negro. Eso generaría suficiente gravedad para acelerar suficientemente las partículas.

Dos problemas: 1) llegar allí 2) mantener el acelerador con suficiente empuje para que no caiga en el horizonte de eventos.

No creo entender la pregunta. Un acelerador de partículas puede revelar efectos gravitacionales, pero no puede basarse en la gravedad. O al menos para lograr tal hazaña, estaría pensando al menos en una escala planetaria completa. Súper colisionador anillos orbitales!