Các nhà vật lý tạo ra 'khối lượng âm'

Kỹ thuật thực nghiệm có thể giúp khảo sát các hiện tượng trong vật lý thiên văn và vũ trụ học
Các nhà vật lý ở Đại học Washington State đã tạo ra một chất lỏng có khối lượng âm, đó chính là điều mà nó có vẻ như vậy. Đẩy nó, và không giống như mọi vật thể vật lý trên thế giới chúng ta biết, nó không tăng tốc theo hướng nó đã được đẩy. Nó tăng tốc trở lại.

Theo lý thuyết, vật chất có thể có khối lượng  âm theo
cùng một nghĩa là điện tích có thể là âm hoặc dương.
Với khối lượng âm, nếu bạn đẩy một cái gì đó, nó tăng
tốc về phía bạn. Forbes nói, "Nó trông giống như
 chạm vào bức tường vô hình.

Michael Forbes, giáo sư vật lý và thiên văn học của WSU, phụ tá giáo sư tại Đại học Washington cho biết hiện tượng này hiếm khi được tạo ra trong điều kiện phòng thí nghiệm và có thể được sử dụng để khám phá một số khái niệm phức tạp hơn về vũ trụ. Cuộc nghiên cứu hiện nay được đăng trên tạp chí Physical Review Letters , nơi nó được mô tả như là "Đề xuất của Người biên tập".

Theo giả thuyết, vật chất có thể có khối lượng phủ định theo cùng một nghĩa là điện tích có thể là âm hoặc dương. Người ta ít khi nghĩ đến những thuật ngữ này và thế giới hàng ngày của chúng ta chỉ thấy những khía cạnh tích cực của Định luật luân chuyển thứ hai của Isaac Newton, trong đó một lực bằng với khối lượng của một vật thể khi gia tốc, hoặc F = ma. Nói cách khác, nếu bạn đẩy một đối tượng, nó sẽ tăng tốc theo hướng mà bạn đang đẩy nó. Thánh lễ sẽ tăng tốc theo hướng của lực lượng.

"Đó là những gì chúng ta thường làm nhất," Forbes nói, ám chỉ sự kỳ quái đến. "Với khối lượng âm, nếu bạn đẩy một cái gì đó, nó tăng tốc về phía bạn."

Điều kiện khối lượng âm

Ông và đồng nghiệp của ông đã tạo ra các điều kiện cho khối lượng âm bằng cách làm mát các nguyên tử rubidium chỉ cho một sợi tóc trên độ không tuyệt đối, tạo ra cái được gọi là condensate Bose-Einstein. Trong trạng thái này, được tiên đoán bởi Satyendra Nath Bose và Albert Einstein, các hạt di chuyển rất chậm và, theo nguyên lý cơ học lượng tử, cư xử như sóng. Chúng cũng đồng bộ và di chuyển đồng đều như những gì được gọi là siêu chảy, chảy mà không mất năng lượng.

Được điều hành bởi Peter Engels, giáo sư vật lý và thiên văn học của WSU, các nhà nghiên cứu ở tầng thứ sáu của Webster Hall đã tạo ra những điều kiện này bằng cách sử dụng laser để làm chậm các hạt, làm cho chúng lạnh hơn và cho phép các hạt năng lượng cao, nóng chảy thoát ra như hơi, làm mát vật liệu thêm nữa.

Các tia laze bị mắc kẹt các nguyên tử như thể chúng đang ở trong một bát nhỏ hơn một trăm micron. Tại thời điểm này, siêu chảy rubidium có khối lượng thường xuyên. Đập vỡ bát sẽ cho phép rubidium vội vã ra, mở rộng khi rubidium ở giữa đẩy ra ngoài.

Để tạo khối lượng âm, các nhà nghiên cứu đã áp dụng một bộ laser thứ hai đã đá nguyên tử qua lại và thay đổi cách chúng quay. Bây giờ khi rubidium rushes ra đủ nhanh, nếu cư xử như thể nó có khối lượng âm. "Một khi bạn đẩy, nó tăng tốc trở lại," Forbes, người đã hành động như một nhà lý thuyết phân tích hệ thống. "Nó trông giống như bức rubidium chạm vào bức tường vô hình."

Tránh các khuyết tật cơ bản

Kỹ thuật được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu WSU đã tránh được một số các khuyết tật cơ bản gặp phải trong các nỗ lực trước đây để hiểu khối lượng âm.

Forbes cho biết: "Điều đầu tiên ở đây là sự kiểm soát tinh tế mà chúng ta có về bản chất của khối lượng tiêu cực này mà không có bất kỳ sự phức tạp nào khác. Nghiên cứu của họ làm rõ, về khối lượng âm, hành vi tương tự như trong các hệ thống khác. Điều này tăng cường kiểm soát cho phép các nhà nghiên cứu một công cụ mới để chế tạo các thí nghiệm để nghiên cứu vật lý tương tự trong vật lý thiên văn, như sao neutron, và các hiện tượng vũ trụ học như hố đen và năng lượng tối, nơi thí nghiệm là không thể. "Nó cung cấp một môi trường khác để nghiên cứu một hiện tượng cơ bản rất đặc biệt", Forbes nói.

---

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Bang Washington . Bản gốc được viết bởi Eric Sorensen. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho phong cách và chiều dài.