Странна Свръхтечност С Отрицателна Маса, Създадена В Лаборатория

{h1}

Един облак от преохладени атоми, който се държи като свръхтечност, демонстрира отрицателна маса, което означава, че се ускорява противоположно на посоката, в която е избутан.

Учените създадоха нов свръхтечност, който има отрицателна маса, което означава, че ако е избутан вдясно, той се ускорява наляво и обратно.

Причудливото поведение може да звучи като странно нарушение на природата, но това е явление, за което физиците са виждали намеци от преди. Това обаче е първият път, когато отрицателната маса е демонстрирана без неяснота в лаборатория, заяви Хан Пу, теоретичен физик от университета Райс, който не е участвал в новите изследвания.

Новосъздаденият материал с отрицателна маса е вид кондензат Бозе-Айнщайн, при който отделните атоми се движат като един обект, пишат учените в новото проучване. [18-те най-големи неразгадани мистерии във физиката]

Новите открития биха могли да съдържат улики в поведението, възникващо в сърцето на ултра студени неутронни звезди, които също действат като свръхфлуиди, заяви съавторът на изследването Майкъл Форбс, физик от Вашингтонския държавен университет.

Отрицателна маса

Едно от първите неща, които учениците учат във физиката на гимназията, е, че силата е равна на масово кратно ускорение или F = m * a. Наречен втори закон на движението на Нютон, уравнението диктува какво всеки изпитва всеки ден: Ако натиснете обект (преграждайки други сили при игра), той се ускорява далеч от вас.

И все пак от доста време учените са знаели, че - поне теоретично - има определени условия, при които ускорението може да бъде отрицателно.

"Тези видове отрицателно-масови условия могат да възникнат в най-различни контексти", каза Forbes пред WordsSideKick.com. "Доколкото знаем, те не се срещат в средата на пространството."

Съществуват обаче намеци за това поведение, възникващо спонтанно в системи, където светлината пътува през нелинейни материали със специални електрически свойства, както и в някои видове кристали. В тези системи обаче беше трудно да се контролира или да се предвиди къде се е появила отрицателната маса, така че беше трудно да се каже дали поведението действително се е случило, каза Forbes.

Супер охладени атоми

В новото проучване, което беше публикувано на 10 април в списанието Physical Review Letters, Forbes и неговите колеги премахнаха тази несигурност. Те охлаждаха атомите на рубидий до почти абсолютна нула (минус 459,67 градуса по Фаренхайт, или минус 273,15 градуса по Целзий), докато атомите бяха накацани в една малка хоризонтална тръба. При тези температури на охлаждане на костите атомите се движат ледниково бавно и тяхното движение е свързано така, че материалът, съставен от атомите на рубидия, действа по-скоро като вълна, отколкото от частица. По същество е все едно колекцията от атоми на преохлаждане се държи като една частица.

След това изследователите блестяха лазери в тръбата, които променяха състоянието на атомите вътре. Въз основа на ъгъла на лазера той изтласква частиците или по един, или по друг начин. След това изследователите отворили краищата на тръбата, държаща атомите. Обикновено лазерната светлина би тласнала облака от атоми да се разшири навън към краищата на тръбата. Но в този случай, ударна вълна, изградена от едната страна на облака, причинявайки облака от атоми да се свие далеч от вълната.

"Ако се опитате да изтласкате [облака от атоми] далеч, това е ефективно лазерите, които го карат да се изтласка назад", каза Forbes. "На микроскопично ниво това се случва."

Въпреки че новата демонстрация може да изглежда, че нарушава законите на физиката, тя всъщност не го прави.

"Не бих казал, че е неочаквано", каза Пу пред WordsSideKick.com.

Това е така, защото ефективната отрицателна маса на системата тук е инерционна маса, която диктува как даден обект се ускорява в отговор на приложена сила; в този случай изследването просто означава, че при определени тесни, динамични условия знакът на масовия термин в уравнението е обърнат. Но енергията все още се запазва и гравитационната маса на системата, което означава количеството на гравитационното издърпване на атомния облак и не се променя. Така законът на Нютон за универсална гравитация, който описва гравитационното привличане между две маси, не е нарушен. (Този закон е това, което диктува, че във вакуум без въздушно съпротивление перо и олово топче ще паднат към Земята със същата скорост.)

Тъй като гравитационната маса на кондензата на Боза-Айнщайн все още е положителна, отделните атоми в материала все още се изтеглят от гравитацията. Така че, ако същият експеримент бъде преобърнат, така че да е във вертикална тръба, силата на гравитацията може да накара атомния облак да падне към пода и да се разшири, точно както би очаквала обикновената интуиция, добави Forbes.

(Ако по някакъв начин експеримент създаде условия, при които гравитационната маса се превърне в отрицателна, това вероятно ще наруши основните закони на физиката и нещата ще станат странни - бързо. Например, ако в близост има отрицателна гравитационна частица на масата и положителна масивна маса, единият ще бъде привлечен към другия, докато другият ще бъде отблъснат. Така че една частица по същество ще гони другата завинаги, достигайки безкрайно високи скорости, каза Forbes.)

Новите открития са интересни от чисто теоретична гледна точка, но биха могли също така да помогнат на учените да разберат какво се случва вътре в неутронните звезди, заяви Forbes. Например, студените облаци от литиеви атоми, пълни с фермиони, имат почти идентични енергийни свойства с неутронните звезди, така че те могат да бъдат използвани за създаване на „експерименти“, които в противен случай никога не биха могли да бъдат направени върху масивните междузвездни обекти в космоса, каза Forbes.

Първоначално публикуван в WordsSideKick.com.


Видео Добавка: .




Изследване


Отвъд Хигс: 5 Неуловими Частици, Които Могат Да Дебнат Във Вселената
Отвъд Хигс: 5 Неуловими Частици, Които Могат Да Дебнат Във Вселената

Мемориалът На Стивън Хокинг Може Да Има Време Пътуващите В Посещението
Мемориалът На Стивън Хокинг Може Да Има Време Пътуващите В Посещението

Наука Новини


"Сливане На Цунами" Разруши Япония

Идеята Стига До Върха: Ноктите Държат Акъл За Риск От Рак На Белия Дроб
Идеята Стига До Върха: Ноктите Държат Акъл За Риск От Рак На Белия Дроб

Снимки На Бебешката Панда: Вижте Как Робката Расте
Снимки На Бебешката Панда: Вижте Как Робката Расте

Грабеж На Синини За Черни И Латиноамерикански Постижения
Грабеж На Синини За Черни И Латиноамерикански Постижения

Чухте Ли Нещо? Мишки Могат Да Кашлят, Проучване Открива
Чухте Ли Нещо? Мишки Могат Да Кашлят, Проучване Открива


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com