miniaturadaimagem|Um veículo em forma de caixa do tamanho de um edifício flutuando em um deserto com sete figuras humanas abaixo dele. A antigravidade é o conceito de uma força que se oporia exatamente à força da gravidade. Sob as leis conhecidas da física, a antigravidade não é possível. Medições experimentais descartam a repulsão entre o anti-hidrogênio e a massa da Terra.
A antigravidade não se refere à falta de peso sob a gravidade experimentada em queda livre ou em órbita, nem ao equilíbrio da força da gravidade com alguma outra força, como o eletromagnetismo, a sustentação aerodinâmica ou "lifters" impulsionados por íons, que voam movendo o ar com campos eletromagnéticos.
Historicamente, a antigravidade foi considerada uma possibilidade após a descoberta da antimatéria. Uma vez que a natureza da antimatéria foi mais claramente estabelecida, ficou claro que a gravidade funciona da mesma forma tanto para a matéria quanto para a antimatéria. A antigravidade é um conceito recorrente na ficção científica.
Probabilidade teórica
Sob as leis da relatividade geral, a antigravidade é impossível, exceto sob circunstâncias artificiais.Peskin, M e Schroeder, D.; An Introduction to Quantum Field Theory (Westview Press, 1995) Polchinski, Joseph (1998). String Theory, Cambridge University Press. Um livro didático moderno. Sob essa teoria e a física de partículas, a gravidade é massa-energia, uma quantidade que se acredita ser sempre positiva. É sempre atrativa e nunca repulsiva.
Durante o final do século XX, a NASA forneceu financiamento para o Programa de Física de Propulsão Inovadora (BPP) de 1996 a 2002. Este programa estudou uma série de projetos "excêntricos" para propulsão espacial que não estavam recebendo financiamento através dos canais universitários ou comerciais normais. Conceitos semelhantes à antigravidade foram listados em "abordagens categorizadas como inviáveis", uma vez que o estudo não encontrou evidências de forças do tipo antigravidade. Tantas propostas inadequadas foram submetidas que a NASA desenvolveu um guia de triagem para os revisores.
História As tentativas de entender por que a gravidade é unicamente uma força atrativa remontam pelo menos a James Clerk Maxwell no final do século XIX. Ele notou que a existência de cargas opostas no eletromagnetismo era a raiz de sua diferença fundamental em relação à gravidade. Com a descoberta da relatividade geral e o surgimento da física de partículas no século XX, essa diferença pareceu ainda mais fundamental. A "carga" na teoria da gravidade é a massa-energia, uma quantidade que se acredita ser sempre positiva. Assim, a gravidade parecia ser sempre atrativa e nunca repulsiva. Duas possíveis exceções significativas surgiram, no entanto – na física quântica e em escalas cosmológicas.
Gravitação da antimatéria Em 1928, Paul Dirac produziu a primeira teoria da mecânica quântica relativística. A teoria previu com precisão as propriedades do elétron, mas também tem uma segunda solução. Em 1931, Robert Oppenheimer mostrou que a interpretação original de Dirac da segunda solução estava incorreta e Dirac respondeu com uma nova proposta: a segunda solução era um "antielétron" com carga positiva. Dirac também disse que todas as outras partículas deveriam ter uma contraparte de carga oposta. Com a descoberta do pósitron em 1932 e do antipróton em 1955, esse conceito teórico de antimatéria foi fundamentado em evidências empíricas.
A teoria de Dirac não incluía a gravitação e ainda não há uma teoria consistente que combine a mecânica quântica e a relatividade geral. Uma hipotética carga de massa negativa nas equações de Newton ou na relatividade geral é teoricamente consistente, embora nenhuma observação suporte esse conceito. Como a antimatéria é extremamente rara, permaneceu a possibilidade de que a repulsão entre a matéria e a antimatéria levasse à antigravidade.
Em 1956, a impossibilidade científica da antigravidade já era tema de análise teórica. Três argumentos mais abrangentes foram publicados logo em seguida. Em 1958, Philip Morrison mostrou que a repulsão por massa implicaria a falha na conservação de energia no campo gravitacional da Terra.Em 1959, Leonard I. Schiff mostrou que na teoria quântica de campos a contribuição virtual do antielétron para a polarização do vácuo quebraria a equivalência da massa inercial e gravitacional, contrariando os resultados da experiência de Eötvös. Então, em 1961, Myron L. Good notou que o méson K de vida mais longa é uma superposição de uma partícula e sua antipartícula; se essas duas partículas respondessem diferentemente à gravidade, o méson K de vida longa decairia. Apesar desses argumentos, novas teorias motivadas por questões na cosmologia e incertezas na física de partículas foram propostas, nas quais a interação gravitacional da matéria e antimatéria poderia ser repulsiva.
Experimentos As tentativas de medir a força gravitacional em partículas de antimatéria são extremamente desafiadoras. Para partículas de matéria, a equivalência das massas inercial e gravitacional, conhecida como o princípio da equivalência fraco, foi demonstrada com uma precisão de 10−15. No entanto, a técnica utilizou acelerômetros eletrostáticos diferenciais em um par de massas de teste compostas de titânio e platina, tudo em um satélite em órbita. A produção de átomos de hidrogênio de antimatéria (anti-hidrogênio) requer uma fonte de antiprótons, como um acelerador de partículas, combinada com uma fonte de pósitrons, tornando um experimento de satélite com duas massas impraticável. Em 2023, a quantidade de anti-hidrogênio escapando das partes superior e inferior de uma câmara de vácuo vertical no CERN foi comparada, descartando a gravidade repulsiva entre o anti-hidrogênio e a massa da Terra.
Estudos, alegações empíricas e esforços comerciais Houve uma série de estudos, tentativas de construir dispositivos de antigravidade e um pequeno número de relatos de efeitos do tipo antigravidade na literatura popular e científica. Nenhum dos exemplos que se seguem são aceitos como exemplos reprodutíveis de antigravidade.
O gravitador de Thomas Townsend Brown
Em 1921, enquanto ainda estava no ensino médio, Thomas Townsend Brown descobriu que um tubo de Coolidge de alta voltagem parecia mudar de massa dependendo da sua orientação em uma balança. Ao longo da década de 1920, Brown desenvolveu isso em dispositivos que combinavam altas voltagens com materiais com altas constantes dielétricas (essencialmente grandes capacitores); ele chamou tal dispositivo de "gravitador". Brown alegou aos observadores e na mídia que os seus experimentos mostravam efeitos de antigravidade. Brown continuaria o seu trabalho e produziria uma série de dispositivos de alta voltagem nos anos seguintes, em tentativas de vender as suas ideias para empresas de aviação e para as forças armadas. Ele cunhou os nomes efeito Biefeld-Brown e eletrogravítica em conjunto com os seus dispositivos. Brown testou os seus dispositivos de capacitores assimétricos no vácuo, supostamente mostrando que não se tratava de um efeito eletro-hidrodinâmico mais mundano gerado pelo fluxo de íons de alta tensão no ar.
A eletrogravítica é um tópico popular na ufologia, antigravidade, energia livre, entre teóricos da conspiração governamental e sites relacionados, em livros e publicações com alegações de que a tecnologia se tornou altamente classificada no início da década de 1960 e que é usada para alimentar OVNIs e o bombardeiro B-2. Há também pesquisas e vídeos na internet que supostamente mostram dispositivos capacitores do tipo "lifter" funcionando no vácuo, portanto, não recebendo propulsão do desvio iônico ou vento iônico gerado no ar.Thomas Valone, Electrogravitics II: Validating Reports on a New Propulsion Methodology, Integrity Research Institute, páginas 52-58
Estudos de acompanhamento sobre o trabalho de Brown e outras alegações foram conduzidos por R. L. Talley em um estudo da Força Aérea dos EUA em 1990, pelo cientista da NASA Jonathan Campbell em um experimento de 2003, e por Martin Tajmar em um artigo de 2004. Talley tentou medir o efeito em uma câmara de alto vácuo com diferenças de tensão de até 19 kV, mas relatou que nenhuma força foi gerada acima do limite de detecção de 2 × 10−9 N. Tajmar e colegas fizeram uma busca abrangente, mas não encontraram efeitos no vácuo com campos elétricos constantes. A conclusão desses experimentos foi que o efeito observado por Brown era o "vento iônico"; nenhum experimento encontrou evidências de que o empuxo pudesse ser observado no vácuo.
Gravity Research Foundation
miniatura|esquerda|Um monumento no Babson College dedicado a Roger Babson pela pesquisa em antigravidade e isolantes de gravidade parcial.
Em 1948, o empresário Roger Babson (fundador do Babson College) formou a Gravity Research Foundation para estudar formas de reduzir os efeitos da gravidade. Os seus esforços foram inicialmente um tanto "excêntricos", mas eles realizaram conferências ocasionais que atraíram pessoas como Clarence Birdseye, conhecido por seus produtos de alimentos congelados, e o pioneiro dos helicópteros Igor Sikorsky. Com o tempo, a Fundação desviou a sua atenção da tentativa de controlar a gravidade para simplesmente compreendê-la melhor. A Fundação quase desapareceu após a morte de Babson em 1967. No entanto, ela continua a realizar um prêmio de redação, oferecendo prêmios de até US$ 4.000. Até 2017, ainda era administrada a partir de Wellesley, Massachusetts, por George Rideout Jr., filho do diretor original da fundação.Lista de vencedores Os vencedores incluem o astrofísico da Califórnia George F. Smoot (1993), que mais tarde ganhou o Prêmio Nobel de Física de 2006, e Gerard 't Hooft (2015), que já havia ganhado o Prêmio Nobel de Física em 1999.
Dispositivos giroscópicos
Os giroscópios produzem uma força quando torcidos que opera "fora do plano" e podem parecer se levantar contra a gravidade. Embora essa força seja bem compreendida como ilusória, mesmo sob modelos newtonianos, ela tem gerado inúmeras alegações de dispositivos antigravidade e qualquer quantidade de dispositivos patenteados. Nenhum desses dispositivos jamais demonstrou funcionar sob condições controladas, e frequentemente tornaram-se objeto de teorias da conspiração como resultado.
miniatura|upright=1.5|Gerador de "campo cinemássico" de Henry Wallace de 1968, que ele alegava criar um campo "gravitomagnético".
Outro exemplo de "dispositivo rotativo" é mostrado em uma série de patentes concedidas a Henry Wallace entre 1968 e 1974. Os seus dispositivos consistem em discos de latão girando rapidamente, um material constituído em grande parte por elementos com um spin nuclear total semi-inteiro. Ele alegou que, girando rapidamente um disco de tal material, o spin nuclear ficava alinhado e, como resultado, criava um campo "gravitomagnético" de forma semelhante ao campo magnético criado pelo efeito Barnett. Nenhum teste independente ou demonstração pública desses dispositivos é conhecido.
Em 1989, foi relatado que um peso diminui ao longo do eixo de um giroscópio girando para a direita. Um teste desta alegação um ano depois rendeu resultados nulos. Uma recomendação foi feita para conduzir mais testes em uma conferência da AIP de 1999.
Acoplamento gravitoelétrico Em 1992, o pesquisador russo Eugene Podkletnov alegou ter descoberto, enquanto experimentava com supercondutores, que um supercondutor girando rapidamente reduz o efeito gravitacional. Muitos estudos tentaram reproduzir o experimento de Podkletnov, sempre com resultados negativos.