Фізики з Вашингтонського університету створили рідину з негативною масою. Саме так: якщо ви її штовхнете, вона прискориться не в тому напрямку, в якому ви її штовхнули, а в протилежному. За словами співавтора дослідження Майкла Форбса, експеримент може бути використаний для дослідження ще загадковіших феноменів у астрофізиці та космології.
Неначе електричний заряд, що може бути зі знаком «+» або «–», матерія гіпотетично може мати негативну масу. Утім, для нашого повсякденного досвіду негативна маса є чимось контрінтуїтивним. Згідно з другим законом механіки Ньютона, прискорення, яке отримує тіло під дією прикладеної до нього сили, прямо пропорційне вектору цієї сили й обернено пропорційне його масі (F=ma). Іншими словами, якщо ви його штовхнете, воно прискориться у тому напрямку, в якому ви його штовхнули. «З негативною масою, якщо ви штовхнете його від себе, воно прискориться не від вас, а до вас», – пояснює Форбс.
Щоби створити негативну масу, вчені охолодили атоми рубідію до температури, яка лиш ледь вища за абсолютний нуль, і створили конденсат Бозе-Ейнштейна, в якому частинки рухаються надзвичайно повільно і поводяться як хвилі. Вони також синхронізуються та рухаються в унісон, ставши надплинною рідиною, яка тече без втрат енергії.
Для створення конденсату Бозе-Ейнштейна, дослідники на чолі з професором фізики та астрономії Пітером Енгельсом сповільнили атоми рубідію за допомогою лазерів. Вони, до того ж, створили такі умови, в яких найшвидші і найбільш енергетичні частинки покинули зразок, що охолодило його ще сильніше.
За допомогою лазерів науковці утримували атоми в пастці розміром кілька сотень мікронів. Тоді надплинний рубідій мав звичайну масу. Коли їх прибрали, його атоми ринулися назовні. У цей момент вчені активували другий набір лазерів, які заплутали їх імпульси. Як наслідок, зразок почав поводитися так, наче він має негативну масу. «Прикладена до нього сила прискорювала його у напрямку, протилежному до її вектора. – розповідає Майкл Форбс. – Ззовні це виглядало так, наче рубідій наштовхується на невидиму стіну».
Методика, яку застосували у цьому експерименті, уникає кількох важливих дефектів, які були присутні у попередніх спробах отримати негативну масу. Зокрема, вчені досягнули набагато повнішого контролю за досліджуваним зразком.
Дослідження важливе тим, що воно створює модельне середовище, яке може бути застосоване для вивчення таких явищ, як нейтронні зорі, чорні діри чи темна енергія, щодо яких неможливо поставити експеримент.
Physicists create 'negative mass'
ScienceDaily, 17/04/2017
Зреферував Євген Ланюк