Afklarende virkninger af negativ masse

En FLEET -undersøgelse ledet af University of Queenslands David Colas præciserer nylige undersøgelser af negativ masse, undersøge det mærkelige fænomen selvinterferens.

Når vi tænker på 'masse, "Vi betragter normalt den" inertielle "masse - et legems modstand mod acceleration på grund af en påført kraft.

For et objekt i bevægelse, dens masse er så et simpelt forhold mellem momentum påført den, og den hastighed, den får.

Imidlertid, i nogle situationer, dette forhold er ikke bare proportional og kan afhænge af den impuls, der påføres objektet. Fysikere taler derefter om effektiv masse, som endda kan være negativ.

I sådanne tilfælde, et objekt ville bevæge sig på en helt ikke-intuitiv måde, når det blev påvirket af en kraft.

"Forestil dig en fodbold, du giver det et første spark for at komme tættere på målet, du giver det derefter et ekstra spark til at score, men i stedet for at accelerere, bolden bremser! Du er lidt i tvivl, så du beslutter dig for at sparke bolden endnu hårdere, og den bevæger sig nu mod din fod og ikke væk fra den, "forklarer hovedforfatter af UQ -undersøgelsen, Dr. David Colas.

Negative masser kan opnås eksperimentelt på partikelniveau i forskellige systemer, for eksempel ved at bruge huller i halvledere, ved at koble lys til stof i mikrohulrum, hvilket skaber "exciton-polariton, "eller i atomare ultrakølede atomgasser i form af Bose-Einstein-kondensater (BEC'er).

"Negative masseeffekter i spin-kredsløbskoblede Bose-Einstein-kondensater" blev offentliggjort i Fysik Review Letters i juli.

UQ -teoretisk forskning udvidede sig til et tidligere studie ved Washington State University, der demonstrerede en negativ masseeffekt i udvidelsen af ​​et atomisk BEC, flot illustreret alsidigheden og den store afstemning af denne platform.

I deres undersøgelse, UQ-forskerne har præciseret virkningerne forbundet med de forskellige typer negativ masse og identificeret den slående "selvforstyrrende effekt" i atomkondensatet, som oprindeligt var blevet forudsagt for exciton-polaritoner.

Dette bygger et omfattende billede af den 'selvforstyrrende effekt' observeret i WSU-eksperimentet, men viser også, hvordan interaktionerne kan hjælpe og udløse den nuværende mekanisme.

Thomas Youngs 1801 dobbeltspalteeksperiment, der demonstrerede stofbølgeinterferens, var en den første observation af en kvanteeffekt. Individuelle partikler sendes på en skærm med to slidser, der viser interferens, når de går igennem den, præcis som bølger. Med en ultrakold atomgas, man kan kun skabe den samme form for interferens med partiklerne, uden behov for en skærm og slidser, simpelthen ved at påvirke deres effektive masse.

"For at fortsætte med fodboldanalogien, forestil dig, at hvis du sparker det for hårdt, du klemmer det lidt mod din fod. Når bolden forlader din støvle, den udvides igen, og du kan se, at den forreste del af bolden til sidst vil bevæge sig langsommere end dens nederste del. Bolden forstyrrer derefter sig selv "fortsætter Dr. David Colas.

WUS rapporterede, at negativ masseeffekt kan standse den frie ekspansion af en BEC og føre til udkant i tætheden. UQ-undersøgelsen viste, at dette var forårsaget af selvinterferens af bølgepakken, opstår, når visse masseparametre, der kendetegner systemet, bliver negative.

Negative masseeffekter kan komme ud i forskellige former, såsom selvinterferens. Men en af ​​de mest slående er den bagudgående forplantning til en positiv impuls:den hypotetiske fodbold, der accelererer mod sparkerens støvle, ikke væk fra det.

UQ -forskerne viser, at dette fascinerende regime ville være mere opnåeligt i atomiske BEC'er, end med exciton-polaritoner, åbner vejen til interessante nye forskningsveje.

Afklaring af den massetype, der er ansvarlig for hvert observerede fænomen, vil undgå almindelige fejlfortolkninger om negativ masse. En sådan afklaring vil hjælpe med at få forskning i negativ masse tilbage på sporet.