Može li masa biti negativna po analogiji s električnim nabojem - znanstvenici pokušavaju saznati više od stotinu godina. Nedavno smo uspjeli dobiti čudnu tvar koja se ponaša kao da mu je masa minus. To otvara novo područje istraživanja.
Kako stabilizirati crvotočina
Crvotočina ne živi dugo u prostoru-vremenu. Vrat mu se sruši zbog gravitacije, a da nema ni vremena za prolazak zrake svjetlosti. Da bi se učinila prohodnom, potrebna je tvar s negativnom masom koja stvara antigravitacijski učinak - takozvanu egzotičnu tvar. Kroz sličnu crvotočinu možete doći u drugi svemir. Ova ideja korištena je u znanstvenofantastičnom filmu "Interstellar" - na prijedlog američkog teorijskog fizičara, nobelovca Kip Thornea.
„Kip Thorne je temeljni fizičar pa zaboravlja na tehnologiju. Koliko energije je potrebno za to? Kako osigurati iskorištenje viška topline za takvu elektranu? U teorijskoj fizici je dopušteno puno, ali svaka stvarna tehnologija podliježe ograničenjima u obliku principa termodinamike, zakona očuvanja energije, posebne teorije relativnosti. Podsjeća me na maštarije od prije jednog stoljeća, kada se vjerovalo da bilo koju supstancu možete pretvoriti u čistu energiju i na ovome letjeti prema zvijezdama. Teoretski, da, bilo tko. I praktično - samo uranij, plutonijum i litijev deuterid, ali i s njima postoje veliki problemi , komentira RIA Novosti Anton Pervušin, pisac znanstvene fantastike, stručnjak za povijest astronautike.
Lov brzinom svjetlosti
Ako obična tijela privlače sve, tada tijela s negativnom masom odbijaju. Može li materija s tako čudnim svojstvom postojati u prirodi? Godine 1954., fizičar Herman Bondi iz Cambridgea teoretski je pokazao da ne postoje zakoni koji zabranjuju tvari s negativnom masom. Čestica obične materije, piše fizičar Richard Hammond sa Sveučilišta u Sjevernoj Karolini, mora bježati od čestice s negativnom masom, a ta čestica ju progoni. Takav će par početi ubrzavati, postupno se približavajući brzini svjetlosti. Može li se to koristiti za stvaranje motora za međuplanetarni brod? "Ideja, nažalost, je luda. S ubrzanjem masa raste - prema posebnoj teoriji relativnosti. Štoviše, kako se približava brzini svjetlosti, masa teži beskonačnosti. Zbog čega će se negativna masa "odbojne" čestice povećavati,i ad infinitum? U stvarnosti, te će se čestice odbijati jedna od druge i raspršiti dok se ne nađu izvan granica svojih gravitacijskih polja, a tamo će ili nastaviti svoj slobodni let ili komunicirati s drugim česticama “, kaže Pervušin.
Čestica s negativnom gravitacijskom masom ganja običnu česticu. Ilustracija RIA Novosti. Depositphotos / vectorcreator.
Promotivni video:
Protiv svake intuicije
Članak američkih fizičara sa Sveučilišta Washington Washington koji je u 2017. primio neobičnu tvar u laboratoriju, koja se nije ubrzavala u smjeru u kojem je gurnuta, kako je propisao Newtonov drugi zakon, stvorio je veliku buku. To je moguće samo ako je njegova inercijalna masa negativna. Uz pomoć lasera, fizičari su stvorili višak atoma rubidija, ohladili ih na temperaturu gotovo apsolutnu nulu, a nastalo je posebno stanje materije - takozvani Bose-Einstein kondenzat, u kojem se atomi kreću vrlo sporo. Istim laserom oblak Bose-Einsteinovog kondenzata bio je, kao da je zaključan u zasebnom prostoru prostora i prisiljen mijenjati spin - postoji takva kvantna karakteristika čestica. Što je ovaj oblak više gurnuo, to se više ubrzao u smjeru suprotnom od primijenjene sile. Kao da tenisač udara lopticu i ona leti prema njemu,a ne protivniku.
Da bi lopta pogodila supstancu s negativnom masom prema protivniku, tenisač ju mora još jače gurnuti prema sebi. Ilustracija RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Te su rezultate objasnili teoretičari iz Australije, Velike Britanije i Rusije. Međutim, u ovom slučaju govorimo o efektivnoj masi - matematičkom rješenju kada opisujemo Bose-Einsteinov kondenzat, a ne o temeljnom svojstvu materije. Elektroni u kristalu stječu negativnu efektivnu masu zbog interakcije između vrtnje i orbite, kaže Sergej Baranov, doktor fizičkih i matematičkih znanosti, vodeći istraživač Laboratorija za interakciju zračenja s materijom Fizičkog instituta Lebedev. Razmislite o satelitu u orbiti. Ako to pokušamo usporiti (primijenimo silu na brzinu), satelit će se pomaknuti na nižu orbitu i njegova brzina se neće smanjivati, već povećavati. I kinetička energija, uprkos negativnom radu na njoj, također. A ako ubrzamo satelit, gurajući ga odostraga, brzina će se smanjivati - pa, to nije negativna masa. U stvari, paradoksalni dobitak (ili gubitak) kinetičke energije nadoknađuje se gubitkom (ili dobitkom) potencijalne energije - budući da je satelit u gravitacijskom polju. Negativna efektivna masa rezultat je interakcije s okolinom (a nemoguće je bez vanjskog okruženja), bilo da je to kristal ili gravitacijsko polje ili neko drugo vanjsko polje. Ali u modernoj fizici postoji snažnija tvrdnja: svaka masa uvijek je rezultat interakcije s okolinom “, objašnjava Sergej Baranov. Ali u modernoj fizici postoji snažnija tvrdnja: svaka masa uvijek je rezultat interakcije s okolinom “, objašnjava Sergej Baranov. Ali u modernoj fizici postoji snažnija tvrdnja: svaka masa uvijek je rezultat interakcije s okolinom “, objašnjava Sergej Baranov.
Tatjana Pichugina