Hvorvidt masse kan være negativ analogisk med en elektrisk ladning - forskere har prøvd å finne ut av det i mer enn hundre år. Nylig klarte vi å skaffe et underlig stoff som oppfører seg som om massen var minus. Dette åpner for et nytt forskningsområde.
Hvordan stabilisere et ormhull
Et ormehull lever ikke lenge i romtid. Halsen kollapser på grunn av tyngdekraften, uten en gang å ha tid til å passere en lysstråle. For å gjøre det farbar, kreves et stoff med negativ masse, noe som skaper en antigravitetseffekt - det såkalte eksotiske stoffet. Gjennom et lignende ormehull kan du komme deg til et annet univers. Denne ideen ble brukt i science fiction-filmen "Interstellar" - etter forslag fra den amerikanske teoretiske fysikeren, nobelprisvinneren Kip Thorne.
“Kip Thorne er en grunnleggende fysiker, så han glemmer teknologi. Hvor mye energi kreves for dette? Hvordan sikre utnyttelse av overflødig varme til et slikt kraftverk? I teoretisk fysikk er mye tillatt, men all ekte teknologi er underlagt begrensninger i form av prinsippene for termodynamikk, loven om bevaring av energi, den spesielle relativitetsteorien. Det minner meg om fantasiene fra et århundre siden, da det ble antatt at du kan gjøre ethvert stoff til ren energi og fly til stjernene på dette. I teorien, ja, hvem som helst. Og praktisk talt - bare uran, plutonium og litiumdeuterid, men det er også store problemer med dem, - kommenterer RIA Novosti Anton Pervushin, science fiction skribent, spesialist i kosmonautikkens historie.
Jakt med lysets hastighet
Hvis vanlige kropper tiltrekker seg alt, vil kropper med negativ massepåvirkning. Kan det hende at noe med en så underlig eiendom eksisterer i naturen? I 1954 viste fysiker Herman Bondi fra Cambridge teoretisk at det ikke er noen lover som forbyr stoffer med negativ masse. En partikkel av vanlig materie, skriver fysiker Richard Hammond ved University of North Carolina, må løpe vekk fra en partikkel med negativ masse, og den partikkelen jager den. Et slikt par vil begynne å akselerere og gradvis nærme seg lysets hastighet. Kan dette brukes til å lage en motor for et interplanetært skip? “Ideen, akk, er gal. Med akselerasjon vokser masse - i henhold til den spesielle relativitetsteorien. Når den nærmer seg lysets hastighet, har massen en tendens til uendelig. På grunn av hvilken den negative massen til den "frastøtende" partikkel vil øke,og ad infinitum? I virkeligheten vil disse partiklene avvise hverandre og spre seg til de befinner seg utenfor grensene for tyngdefeltene deres, og der fortsetter de enten sin frie flukt eller samhandler med andre partikler, sier Pervushin.
En partikkel med negativ gravitasjonsmasse jager en vanlig partikkel. Illustrasjon av RIA Novosti. Depositphotos / vektorskaper.
Salgsfremmende video:
Mot all intuisjon
I 2017 laget en artikkel av amerikanske fysikere fra Washington State University som mottok et underlig stoff i laboratoriet, som ikke satte fart i retningen der det ble presset, som foreskrevet av Newtons andre lov, mye støy. Dette er bare mulig hvis dens treghetsmasse er negativ. Ved hjelp av en laser skapte fysikere overflødig væske fra rubidiumatomer, avkjølte dem til en temperatur på nesten absolutt null, og en spesiell tilstand av materie oppsto - det såkalte Bose-Einstein-kondensatet, der atomene beveger seg veldig sakte. Med den samme laseren var en sky av Bose-Einstein kondensat som sådan låst i et eget romområde og tvunget til å endre spinnet - det er et slikt kvantetegn ved partikler. Jo mer presset denne skyen var, jo mer akselererte den i motsatt retning av den påførte kraften. Som om en tennisspiller slo ballen og den fløy mot ham,og ikke motstanderen.
For å slå ballen fra stoffet med negativ masse mot motstanderen, må tennisspilleren skyve den enda hardere mot seg selv. Illustrasjon av RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Disse resultatene ble forklart av teoretikere fra Australia, Storbritannia og Russland. I dette tilfellet snakker vi imidlertid om den effektive massen - en matematisk løsning når vi beskriver Bose-Einstein-kondensatet, og ikke om materiens grunnleggende egenskap. Et elektron i en krystall får en negativ effektiv masse på grunn av samspill mellom spinnbane, sier Sergei Baranov, doktor i fysiske og matematiske fag, ledende forsker ved laboratoriet for stråling-materieinteraksjon ved FIAN. Tenk på en satellitt i bane. Hvis vi prøver å bremse den (bruk en kraft mot hastigheten), vil satellitten bevege seg til en lavere bane og hastigheten vil ikke avta, men øke. Til tross for det negative arbeidet som er gjort, også den kinetiske energien. Og hvis vi akselererer satellitten, skyver den bakfra, vil hastigheten avta - vel, hva er ikke negativ masse. Faktisk kompenseres den paradoksale gevinsten (eller tapet) av kinetisk energi av tapet (eller gevinsten) av potensiell energi - siden satellitten befinner seg i tyngdekraftsfeltet. Den negative effektive massen er resultatet av interaksjon med miljøet (og det er umulig uten det ytre miljø), det være seg et krystall eller et tyngdekraftfelt, eller et annet ytre felt. Men i moderne fysikk er det en sterkere uttalelse: enhver masse er alltid et resultat av samspill med miljøet, forklarer Sergei Baranov. Men i moderne fysikk er det en sterkere uttalelse: enhver masse er alltid et resultat av samspill med miljøet, forklarer Sergei Baranov. Men i moderne fysikk er det en sterkere uttalelse: enhver masse er alltid et resultat av samspill med miljøet, forklarer Sergei Baranov.
Tatiana Pichugina
