Физикам удалось впервые получить материю с "отрицательной массой"

Физики из Вашингтонского университета (University of Washington) впервые
в истории науки воссоздали условия, при котором материя, определенный
вид жидкости, демонстрирует свойства «отрицательной массы». Поведение
этой жидкости полностью соответствует понятию отрицательной массы, при
приложении к ней вектора силы, действующей в определенном направлении,
эта жидкость начинает двигаться с ускорением в противоположном
направлении. Такое эффект трудно получить даже в лабораторных условиях,
«но его можно использовать для изучения и объяснения некоторых ранее
необъяснимых астрофизических явлений» — объясняет Майкл Форбс (Michael
Forbes), профессор физики и астрономии из Вашингтонского университета.

С
гипотетической точки зрения материя может иметь отрицательную массу
точно так же, как электрические заряды имеют положительную или
отрицательную полярность. Люди очень редко задумываются об этом аспекте,
ведь в окружающем нас мире проявляется только «положительная» сторона
массы. Согласно второму закону Ньютона, если вы приложите к
какому-нибудь объекту постоянную силу, он начнет двигаться с постоянным
ускорением в направлении действия этой силы.

«На основе Второго
закона Ньютона действует почти все, что мы видим вокруг себя» —
рассказывает Майкл Форбс, — «Однако, материя с отрицательной массой
реагирует на приложенную к ней силу абсолютно противоположным образом,
она начинает двигаться в сторону приложенной к ней силы».

В
качестве жидкости с отрицательной массой выступал так называемый
конденсат Бозе-Эйнштейна, облако из атомов рубидия, охлажденных
практически до температуры абсолютного нуля. В таких условиях тепловое
движение частиц практически останавливается и, благодаря выдвижению на
первый план законов квантовой механики, это облако атомов приобретает
волновую функцию и ведет себя как один большой цельный атом. Кроме
этого, конденсат Бозе-Эйнштейна за счет синхронного движения атомов
обладает свойствами супержидкости, сверхтекучей жидкости, коэффициент
вязкости которой равен нулю.



Отрицательная масса



При
помощи света лазеров с определенными параметрами ученые замедлили
практически до полной остановки атомы рубидия, а те «горячие» атомы,
которые не удалось замедлить, были изгнаны из пространства ловушки при
помощи того же лазерного света. Ловушка, в которую был «загнан»
конденсат Бозе-Эйнштейна, имела сферическую форму и размер всего в 100
микрон. В этот момент у конденсата еще имелась обычная «положительная»
масса, но намеренное нарушение целостности ловушки привело к нарушению
идеальной сферической формы конденсата и атомы рубидия устремились
наружу ловушки.

И в этот момент началось все самое интересное.
Ученые использовали набор дополнительных лазеров, которые изменили
направление вращения атомов рубидия. И после такой «обработки»
супержидкость конденсата обрела свойства отрицательной массы. «Как
только атомы доходят до границы перехода массы из положительной в
отрицательную область, они резко ускоряются в обратном направлении» —
рассказывает Майкл Форбс, — «Это похоже на то, что атомы рубидия словно
отражаются от невидимой стены».

Вышеописанная методика получения
материи с «отрицательной» массой позволила ученым избежать некоторых
проблем и неприятностей, с которыми сталкивались ученые во время
предыдущих подобных попыток. «Благодаря полному и точному контролю всех
параметров эксперимента, нам удалось воссоздать условия, при которых в
экспериментальной области возникает четкая граница „смены полярности“
массы материи» — рассказывает Майкл Форбс, — «Нечто подобное может
происходить и в недрах экзотических астрономических объектов, таких, как
нейтронные звезды, черные дыры и плотные скопления темной материи.
Теперь мы имеем возможность экспериментировать и моделировать в
лабораторных условиях фундаментальные явления, которые происходят только
в очень специфической окружающей среде вышеуказанных космических
объектов»Источник
Отправить
Добавить
  • 1
  • 2335

7 комментариев