Voiko massa olla negatiivinen analogisesti sähkövarauksen kanssa - tutkijat ovat yrittäneet selvittää yli sata vuotta. Äskettäin onnistuimme saamaan omituisen aineen, joka käyttäytyy ikään kuin sen massa olisi miinus. Tämä avaa uuden tutkimusalueen.
Kuinka vakauttaa madonreikä
Matoaukko ei asu kauan avaruusaikana. Sen kaula romahtaa painovoiman vuoksi, edes edes estä valonsäteen läpäisemistä. Jotta se olisi läpäisevää, tarvitaan negatiivisen massan aine, joka luo antigravitaation vaikutuksen - ns. Eksoottisen aineen. Samanlaisen madonreiän kautta pääset toiseen maailmankaikkeuteen. Tätä ideaa käytettiin tieteellisessä fiktioelokuvassa "Interstellar" - amerikkalaisen teoreettisen fyysikon, Nobel-palkinnon saajan Kip Thornen ehdotuksesta.
”Kip Thorne on perustavanlaatuinen fyysikko, joten hän unohtaa tekniikan. Kuinka paljon energiaa tarvitaan tähän? Kuinka varmistaa ylimääräisen lämmön hyödyntäminen sellaisessa voimalaitoksessa? Teoreettisessa fysiikassa sallitaan paljon, mutta kaikkiin todellisiin tekniikoihin kohdistuu rajoituksia termodynamiikan periaatteiden, energian säilyttämislain ja suhteellisuusteorian erityisteorian muodossa. Se muistuttaa minua vuosisadan sitten fantasioista, jolloin uskottiin, että voit muuttaa minkä tahansa aineen puhtaaseksi energiaksi ja lentää tähtien päälle. Teoriassa kyllä, kukaan. Ja käytännössä - vain uraania, plutoniumia ja litiumdeuteridia, mutta niihin liittyy myös suuria ongelmia , - kommentoi RIA Novosti Anton Pervushin, tieteiskirjailija, astronautian historian asiantuntija.
Metsästää valon nopeudella
Jos tavalliset elimet houkuttelevat kaikkea, niin ruumiit, joiden massa on negatiivinen, hylkivät. Voisiko sellaisella omituisella ominaisuudella olla olemassa luontoa? Cambridgessa toiminut fyysikko Herman Bondi osoitti vuonna 1954 teoreettisesti, että ei ole lakeja, jotka kieltäisivät negatiivisen massan aineita. Normaalin aineen hiukkasen, kirjoittaa fyysikko Richard Hammond Pohjois-Carolinan yliopistosta, täytyy karkaa hiukkaselta, jolla on negatiivinen massa, ja että partikkeli jatkaa sitä. Tällainen pari alkaa kiihtyä lähestyen vähitellen valon nopeutta. Voidaanko tätä käyttää moottorin luomiseen planeettojenväliseen alukseen?”Idea on valitettavasti hullu. Kiihdytyksellä massa kasvaa - suhteellisen suhteellisuusteorian mukaan. Lisäksi, kun se lähestyy valon nopeutta, massa taipuu äärettömyyteen. Mistä johtuen "heijastavan" hiukkasen negatiivinen massa kasvaa,ja ad infinitum? Todellisuudessa nämä hiukkaset torjuvat toisiaan ja hajoavat, kunnes ne joutuvat painovoimakentänsä rajojen ulkopuolelle ja siellä joko jatkavat vapaata lentoaan tai ovat vuorovaikutuksessa muiden hiukkasten kanssa”, Pervushin sanoo.
Hiukkas, jonka painovoima on negatiivinen, jahtaa tavallista hiukkasta. Kuva RIA Novosti. Depositphotos / vektoreiden luominen.
Mainosvideo:
Kaikkia intuitioita vastaan
Vuonna 2017 Washingtonin osavaltion yliopiston amerikkalaisten fyysikkojen artikkeli, joka sai laboratoriossa outoa ainetta, joka ei kiihtynyt suuntaan, johon sitä työnnettiin, Newtonin toisen lain mukaisesti, aiheutti paljon melua. Tämä on mahdollista vain, jos sen inertiaalimassa on negatiivinen. Fyysikot loivat laserin avulla ylimääräisen nesteen rubidiumiatomeista, jäähdyttivät ne lämpötilaan melkein absoluuttinen nolla, ja syntyi erityinen ainetila - ns. Bose-Einstein -kondensaatti, jossa atomit liikkuvat hyvin hitaasti. Samalla laserilla Bose-Einstein-kondensaatin pilvi lukittiin, sellaisenaan, erilliselle avaruusalueelle ja pakotettiin muuttamaan spin - hiukkasilla on tällainen kvanttiominaisuus. Mitä enemmän tätä pilveä työnnettiin, sitä enemmän se kiihtyi kohdistettuun voimaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Ikään kuin tennispelaaja lyö palloa ja se lensi häntä kohti,eikä vastustajalle.
Jotta lyödä pallo aineelta negatiivisella massalla vastustajaa kohti, tennispelaajan on työnnettävä sitä vielä voimakkaammin itseään kohti. Kuva RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Nämä tulokset selittivät Australian, Ison-Britannian ja Venäjän teoreetikot. Tässä tapauksessa puhutaan kuitenkin tosiasiallisesta massasta - matemaattisesta ratkaisusta, kun kuvataan Bose-Einstein -kondensaattia, emmekä aineen perusominaisuudesta. Kristallissa oleva elektroni saa negatiivisen efektiivisen massan spin-kiertoradalla tapahtuvan vuorovaikutuksen takia, sanoo fysiikan ja matemaattisten tieteiden tohtori Sergei Baranov, johtava tutkija FIAN: n säteily-aineiden vuorovaikutuksen laboratoriossa.”Mieti satelliitti kiertoradalla. Jos yritämme hidastaa sitä (kohdistaa voimaa nopeutta vastaan), satelliitti siirtyy alemmalle kiertoradalle ja sen nopeus ei pienene, vaan kasvaa. Ja kineettinen energia, huolimatta myös siitä tehdystä negatiivisesta työstä. Ja jos kiihdytämme satelliittia työntämällä sitä takaa, nopeus vähenee - no, mikä ei ole negatiivista massaa. Itse asiassa kineettisen energian paradoksaalinen voitto (tai häviö) kompensoidaan potentiaalienergian menetyksellä (tai voitolla) - koska satelliitti on painovoimakentässä. Negatiivinen efektiivinen massa on seurausta vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa (ja se on mahdotonta ilman ulkoista ympäristöä), olipa kyseessä sitten kide tai painovoimakenttä tai jokin muu ulkoinen kenttä. Mutta modernissa fysiikassa on vahvempi toteamus: mikä tahansa massa on aina seurausta vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa”, Sergei Baranov selittää. Mutta modernissa fysiikassa on vahvempi toteamus: mikä tahansa massa on aina seurausta vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa”, Sergei Baranov selittää. Mutta modernissa fysiikassa on vahvempi toteamus: mikä tahansa massa on aina seurausta vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa”, Sergei Baranov selittää.
Tatjana Pichugina