Čiže hmotnosť môže byť negatívna analogicky s elektrickým nábojom - vedci sa snažili zistiť viac ako sto rokov. Nedávno sa nám podarilo získať zvláštnu látku, ktorá sa správa, akoby bola jej hmotnosť mínus. Toto otvára novú oblasť výskumu.
Ako stabilizovať červiu dieru
Červia diera nežije dlho vo vesmíre. Jeho krk sa zrúti kvôli gravitácii, bez toho, aby mal čas prejsť lúč svetla. Na to, aby bola priepustná, je potrebná látka so zápornou hmotnosťou, ktorá vytvára antigravitačný účinok - tzv. Exotická hmota. Prostredníctvom podobnej červej diery sa môžete dostať do iného vesmíru. Táto myšlienka bola použitá vo filme sci-fi Interstellar - na návrh amerického teoretického fyzika, laureáta Nobelovej ceny Kip Thorne.
„Kip Thorne je základný fyzik, takže zabudol na technológiu. Koľko energie je na to potrebná? Ako zabezpečiť využitie prebytočného tepla pre takúto elektráreň? V teoretickej fyzike je veľa povolené, ale akákoľvek skutočná technológia podlieha obmedzeniam vo forme zásad termodynamiky, zákona o zachovaní energie, špeciálnej teórie relativity. Pripomína mi to fantázie pred sto rokmi, keď sa verilo, že môžete premeniť akúkoľvek látku na čistú energiu a letieť k hviezdam. Teoreticky áno, ktokoľvek. A prakticky - iba urán, plutónium a lítium deuterid, ale sú s nimi tiež veľké problémy, “- komentáre RIA Novosti Antona Pervushina, spisovateľa sci-fi, špecialistu na históriu kozmonautiky.
Lov pri rýchlosti svetla
Ak obyčajné telá priťahujú všetko, potom telá s negatívnym hromadným odporom. Mohla by záležitosť s takou zvláštnou vlastnosťou existovať v prírode? V roku 1954 fyzik Herman Bondi z Cambridge teoreticky ukázal, že neexistujú žiadne zákony zakazujúce látky so zápornou hmotnosťou. Častica obyčajnej hmoty, píše fyzik Richard Hammond z University of North Carolina, musí utiecť z častice so zápornou hmotnosťou a táto častica ju prenasleduje. Takýto pár sa začne zrýchľovať a postupne sa blíži k rýchlosti svetla. Dá sa to použiť na vytvorenie motora pre medziplanetárnu loď? „Táto myšlienka, bohužiaľ, je šialená. Pri zrýchľovaní hmota rastie - podľa osobitnej teórie relativity. Navyše, keď sa hmota blíži rýchlosti svetla, inklinuje k nekonečnu. V dôsledku toho sa zvýši záporná hmotnosť „odpudivej“častice,a nekonečno ad? V skutočnosti sa tieto častice odrazia a rozptýlia, až kým sa nedostanú mimo hranice svojich gravitačných polí, a tam buď pokračujú vo svojom voľnom lete, alebo interagujú s inými časticami, “hovorí Pervushin.
Častice s negatívnou gravitačnou hmotou prenasledujú obyčajnú časticu. Ilustrácia RIA Novosti. Depositphotos / tvorca vektorov.
Propagačné video:
Proti všetkej intuícii
V roku 2017 urobil článok hluk americký fyzik z Washingtonskej univerzity vo Washingtone, ktorý v laboratóriu dostal zvláštnu látku, ktorá sa nezrýchlila v smere, v ktorom bola tlačená, ako to predpisuje Newtonov druhý zákon. Toto je možné iba vtedy, ak je jeho zotrvačná hmotnosť záporná. Fyzici pomocou lasera vytvorili superfluid z atómov rubídia, ochladili ich na teplotu takmer absolútnej nuly a vznikol špeciálny stav hmoty - tzv. Bose-Einsteinov kondenzát, v ktorom sa atómy pohybujú veľmi pomaly. Tým istým laserom bol oblak Bose-Einsteinovho kondenzátu zablokovaný v samostatnej oblasti priestoru a nútený zmeniť rotáciu - existuje taká kvantová charakteristika častíc. Čím viac sa tento oblak tlačil, tým viac sa zrýchľoval v opačnom smere ako pôsobiaca sila. Akoby ten hráč zasiahol loptu a letel k nemu,a nie súperovi.
Aby hráč zasiahol loptu z látky so zápornou hmotnosťou smerom k súperovi, musí ju tlačiť ešte tvrdšie smerom k sebe. Ilustrácia RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Tieto výsledky vysvetlili teoretici z Austrálie, Veľkej Británie a Ruska. V tomto prípade však hovoríme o účinnej hmote - matematickom riešení pri popisovaní kondenzátu Bose-Einstein, a nie o základnej vlastnosti hmoty. Elektrón v kryštáli získava negatívnu účinnú hmotu vďaka interakcii spin-orbit, hovorí Sergei Baranov, doktor fyzikálnych a matematických vied, vedúci výskumný pracovník Laboratória interakcie žiarenia s látkou na FIAN, RIA Novosti. „Zvážte satelit na obežnej dráhe. Ak sa to pokúsime spomaliť (pôsobiť silou proti rýchlosti), satelit sa posunie na nižšiu obežnú dráhu a jeho rýchlosť sa nezníži, ale zvýši. A kinetická energia, napriek negatívnej práci na nej. A ak zrýchlime satelit a zatlačíme ho zozadu, rýchlosť sa zníži - čo teda nie je záporná masa. V skutočnosti je paradoxný zisk (alebo strata) kinetickej energie kompenzovaný stratou (alebo ziskom) potenciálnej energie - pretože satelit je v gravitačnom poli. Negatívna efektívna masa je výsledkom interakcie s prostredím (a to nie je možné bez vonkajšieho prostredia), či už je to krištáľové alebo gravitačné pole alebo iné vonkajšie pole. V modernej fyzike je však silnejšie tvrdenie: akákoľvek masa je vždy výsledkom interakcie s prostredím, “vysvetľuje Sergei Baranov. V modernej fyzike je však silnejšie tvrdenie: akákoľvek masa je vždy výsledkom interakcie s prostredím, “vysvetľuje Sergei Baranov. V modernej fyzike je však silnejšie tvrdenie: akákoľvek masa je vždy výsledkom interakcie s prostredím, “vysvetľuje Sergei Baranov.
Tatiana Pichugina