Fysikere skaber negativ masse

Washington State University fysikere har skabt en væske med negativ masse, hvilket er præcis hvad det lyder som. Skubbe det, og i modsætning til alle fysiske objekter i verden, vi kender, den accelererer ikke i den retning, den blev skubbet. Den accelererer baglæns.

Fænomenet skabes sjældent i laboratorieforhold og kan bruges til at udforske nogle af de mere udfordrende begreber i kosmos, sagde Michael Forbes, en WSU-assistentprofessor i fysik og astronomi og en tilknyttet adjunkt ved University of Washington. Forskningen vises i dag i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , hvor det er fremhævet som et "redaktørforslag."

Hypotetisk set, stof kan have negativ masse på samme måde som en elektrisk ladning enten kan være negativ eller positiv. Folk tænker sjældent i disse termer, og vores hverdag ser kun de positive aspekter af Isaac Newtons anden lov om bevægelse, hvor en kraft er lig med en genstands masse gange dens acceleration, eller F=ma. Med andre ord, hvis du skubber til en genstand, den vil accelerere i den retning, du skubber den. Massen vil accelerere i kraftens retning.

"Det er, hvad de fleste ting, vi er vant til at gøre, " sagde Forbes, antyder det bizarre, der kommer. "Med negativ masse, hvis du skubber til noget, den accelererer mod dig."

Betingelser for negativ masse

Han og hans kolleger skabte betingelserne for negativ masse ved at afkøle rubidium-atomer til blot et hår over det absolutte nulpunkt, skabe det, der er kendt som et Bose-Einstein-kondensat. I denne tilstand, forudsagt af Satyendra Nath Bose og Albert Einstein, partikler bevæger sig ekstremt langsomt og, efter kvantemekanikkens principper, opføre sig som bølger. De synkroniserer og bevæger sig i samklang som det, der er kendt som en superfluid, som flyder uden at miste energi.

ledet af Peter Engels, WSU professor i fysik og astronomi, forskere på sjette sal i Webster Hall skabte disse forhold ved at bruge lasere til at bremse partiklerne, gør dem koldere, og tillade varmt, højenergipartikler til at undslippe som damp, køle materialet yderligere.

Laserne fangede atomerne, som om de var i en skål, der målte mindre end hundrede mikrometer på tværs. På dette tidspunkt, rubidium superfluid har regelmæssig masse. At bryde skålen vil tillade rubidium at styrte ud, udvides, når rubidium i midten skubber udad.

For at skabe negativ masse, forskerne anvendte et andet sæt lasere, der sparkede atomerne frem og tilbage og ændrede den måde, de spinde på. Nu når rubidium skynder sig ud hurtigt nok, hvis opfører sig, som om det har negativ masse." Når du trykker, den accelererer baglæns, " sagde Forbes, der fungerede som teoretiker, der analyserede systemet. "Det ser ud til, at rubidium rammer en usynlig væg."

Undgå underliggende defekter

Teknikken brugt af WSU-forskerne undgår nogle af de underliggende defekter, man stødte på i tidligere forsøg på at forstå negativ masse.

"Det, der er det første her, er den udsøgte kontrol, vi har over arten af ​​denne negative masse, uden andre komplikationer," sagde Forbes. Deres forskning præciserer, i form af negativ masse, lignende adfærd set i andre systemer. Denne øgede kontrol giver forskere et nyt værktøj til at konstruere eksperimenter til at studere analog fysik i astrofysik, som neutronstjerner, og kosmologiske fænomener som sorte huller og mørk energi, hvor eksperimenter er umulige." Det giver et andet miljø at studere et grundlæggende fænomen, der er meget ejendommeligt, " sagde Forbes.