Фізики створили «негативну масу»

Гіпотетично речовина може мати негативну масу в тому ж сенсі, в якому електричний заряд може бути як негативним, так і позитивним. Люди рідко замислюються про це, і наш повсякденний світ демонструє тільки позитивні аспекти Другого закону руху Ісаака Ньютона, згідно якому сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на що повідомляються цією силою прискорення, або F = ma.

Іншими словами, якщо ви штовхне об'єкт, він прискориться в напрямку вашого поштовху. Маса прискорить його в напрямку сили.

«Ми звикли саме до такого стану справ», говорить Форбс, передбачаючи сюрприз. «З негативною масою, якщо ви щось штовхне, воно прискориться у напрямку до вас».

Умови для негативної маси

Разом з колегами він створив умови для негативної маси, охолоджуючи атоми рубідію до стану практично абсолютного нуля і створюючи тим самим конденсат Бозе - Ейнштейна. У цьому стані, передбаченому Шатьендранатом Бозе і Альбертом Ейнштейном, частинки рухаються дуже повільно і, слідуючи принципам квантової механіки, поводяться як хвилі. Вони також синхронізуються і рухаються в унісон у вигляді надплинності, яка тече без втрати енергії.

Під керівництвом Пітера Енгельса, професора фізики і астрономії Вашингтонського університету, вчені на шостому поверсі Вебстер-Холла створили ці умови, використовуючи лазери для уповільнення частинок, зробивши їх більш холодними і дозволивши гарячим, високоенергетичним часткам вислизнути подібно пару, ще більше охолодивши матеріал.

Лазери захопили атоми, як якщо б вони перебували в чаші розміром менше ста мікрон. На цьому етапі надплинний рубідій мав звичайну масу. Розрив чаші дозволив рубідій вирватися, розширюючись у міру того, як рубідій в центрі проштовхував назовні.

Щоб створити негативну масу, вчені застосували другий набір лазерів, які штовхали атоми назад і вперед, змінюючи їх спин. Тепер, коли рубідій вибігає досить швидко, він веде себе так, ніби має негативну масу. «Штовхніть його, і він прискориться в зворотному напрямку», говорить Форбс. «Ніби рубідій б'ється об невидиму стіну».

Усунення основних дефектів

Метод, який використовували вчені Вашингтонського університету, дозволив уникнути деякі з основних дефектів, виявлених в попередніх спробах зрозуміти негативну масу.

«Перше, що ми зрозуміли, це що ми маємо ретельний контроль над природою цієї негативної маси без будь-яких інших ускладнень», говорить Форбс. Їх дослідження роз'яснює, вже з позиції негативною маси, подібна поведінка в інших системах. Підвищений контроль дає дослідникам новий інструмент для розробки експериментів з вивчення подібної фізики в астрофізиці, на прикладі нейтронних зірок, і космологічних явищ на кшталт чорних дір і темної енергії, де експерименти попросту неможливі.