Ученые создали сверхтекучую жидкость с отрицательной массой, которая ускоряется в обратном направлении.
Ученые из Университета штата Вашингтон создали жидкость с ранее теоретизированным (и довольно противоречивым) свойством отрицательной массы.
Это первый раз, когда отрицательная масса наблюдалась в лабораторных условиях, и это может привести к прогрессу в нашем понимании таких трудноизучаемых тем, как черные дыры, темная материя и нейтронные звезды.
Что необычно в созданной жидкости, так это то, что когда вы на нее нажимаете, она не ускоряется в том направлении, куда ее толкнули, как можно было бы ожидать. Вместо этого он ускоряется назад, к вам. Ученые ранее предполагали, что материя может иметь отрицательную массу, как частица может иметь отрицательный заряд. Но они не могли показать это окончательно до настоящего исследования.
«Первое, что мы здесь имеем, - это точный контроль над природой этой отрицательной массы без каких-либо других осложнений», - сказал Майкл Форбс, профессор физики и астрономии WSU и соавтор исследования..
Forbes и команда под руководством профессора WSU Питера Энгельса использовали лазеры для создания условий для наблюдения отрицательной массы. Во-первых, они охладили атомы рубидия почти до абсолютного нуля. В полученном состоянии, известном как конденсат Бозе-Эйнштейна, частицы движутся очень медленно, ведя себя как волны в соответствии с принципами квантовой механики. Также происходит то, что частицы образуют так называемую « сверхтекучесть», двигаясь в унисон без потери энергии.
Затем ученые использовали лазеры, чтобы изменить вращение атомов в жидкости, заставив их вести себя так, как будто они имеют отрицательную массу.
«Как только вы толкаете, оно ускоряется назад», - сказал Forbes. «Похоже, рубидий врезается в невидимую стену».
Некоторые ученые отмечают, что здесь создается «отрицательная эффективная масса». Сабина Хоссенфельдер из Франкфуртского института перспективных исследований объясняет разницу следующим образом:
«Физики используют преамбулу «эффективный» для обозначения чего-то не фундаментального, а эмерджентного, и точное определение такого термина часто является условным. Например, «эффективный радиус» галактики - это не ее радиус. «Эффективный заряд ядра» - это не заряд ядра. А «эффективная отрицательная масса», как вы уже догадались, не является отрицательной массой. Эффективная масса - это просто удобная математическая величина для описания поведения конденсата», - написала Хоссенфельдер в своем блоге.
Независимо от формулировки, исследователи согласны с тем, что это значительный прогресс в экспериментах с переохлаждением атомов и прокладывает путь к изучению сложных космических явлений.
Вы можете прочитать исследование здесь, в журнале Physical Review Letters.