Ali je lahko masa negativna po analogiji z električnim nabojem - znanstveniki poskušajo ugotoviti že več kot sto let. Pred kratkim nam je uspelo pridobiti nenavadno snov, ki se obnaša, kot da je njena masa minus. To odpira novo področje raziskovanja.
Kako stabilizirati pelina
Poljubnica ne živi dolgo v vesolju in času. Njegov vrat se zaradi gravitacije zruši, ne da bi sploh imel časa, da bi prenesel žarek svetlobe. Da je prehodna, je potrebna snov z negativno maso, ki ustvarja antigravitacijski učinek - tako imenovano eksotično snov. Skozi podobno črvnico lahko pridete v drugo vesolje. Ta ideja je bila uporabljena v znanstvenofantastičnem filmu Interstellar - na predlog ameriškega teoretičnega fizika, nobelovca Kip Thorna.
»Kip Thorne je temeljni fizik, zato pozablja na tehnologijo. Koliko energije je potrebno za to? Kako zagotoviti uporabo odvečne toplote za takšno elektrarno? V teoretični fiziki je dovoljeno veliko, vendar je vsaka prava tehnologija podvržena omejitvam v obliki načel termodinamike, zakona ohranjanja energije, posebne teorije relativnosti. Spominja me na fantazije iz prejšnjega stoletja, ko je veljalo, da lahko katero koli snov pretvorite v čisto energijo in na tem poletite k zvezdam. Teoretično, da, kdorkoli. In praktično - samo uran, plutonij in litijev devterid, a tudi z njimi so velike težave, «komentira RIA Novosti Anton Pervušin, pisatelj znanstvene fantastike, specialist za zgodovino astronavtike.
Lov s hitrostjo svetlobe
Če navadna telesa privlačijo vse, potem telesa z negativnim masnim odbojom. Ali lahko zadeva s tako čudno lastnostjo obstaja v naravi? Leta 1954 je fizik Herman Bondi iz Cambridgea teoretično pokazal, da ni zakonov, ki bi prepovedovali snovi z negativno maso. Delček navadne snovi, piše fizik Richard Hammond z univerze v Severni Karolini, mora bežati od delca z negativno maso in ta delček ga zasleduje. Takšen par se bo začel pospeševati, postopoma se bo približeval hitrosti svetlobe. Ali je to mogoče uporabiti za ustvarjanje motorja za medplanetarno ladjo? "Zamisel, žal, je nora. S pospeševanjem raste masa - po posebni teoriji relativnosti. Še več, ko se približuje hitrosti svetlobe, se masa nagiba v neskončnost. Zaradi katere se bo negativna masa "odbijajočega" delca povečala,in ad infinitum? V resnici se bodo ti delci med seboj odganjali in se razkropili, dokler se ne znajdejo zunaj meja njihovih gravitacijskih polj, tam pa nadaljujejo s prostim poletom ali sodelujejo z drugimi delci, "pravi Pervušin.
Delček z negativno gravitacijsko maso preganja navaden delec. Ilustracija RIA Novosti. Depositphotos / vectorcreator.
Promocijski video:
Proti vsej intuiciji
Leta 2017 je članek ameriških fizikov z univerze Washington State, ki je v laboratorij prejel čudno snov, ki ni pospešila v smeri, kamor je bila potisnjena, kot je predpisal drugi zakon Newtona, sprožila veliko hrupa. To je mogoče le, če je njegova inercialna masa negativna. Fiziki so s pomočjo laserja ustvarili presežno tekočino atomov rubidija, jih ohladili na temperaturo skoraj absolutno ničlo in nastalo je posebno stanje snovi - tako imenovani Bose-Einsteinov kondenzat, v katerem se atomi premikajo zelo počasi. Z istim laserjem je bil oblak Bose-Einsteinovega kondenzata, kot bi bil, zaprt na ločenem območju prostora in prisiljen spremeniti vrtenje - obstaja tako kvantna značilnost delcev. Bolj kot je potisnil ta oblak, bolj se je pospeševal v smeri, nasprotno od uporabljene sile. Kot da bi teniški igralec udaril žogo in je letela proti njemu,in ne nasprotniku.
Da bi žoga iz snovi z negativno maso udarila proti nasprotniku, jo mora teniški igralec še močneje potisniti k sebi. Ilustracija RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Te rezultate so razložili teoretiki iz Avstralije, Velike Britanije in Rusije. Vendar v tem primeru govorimo o učinkoviti masi - matematični rešitvi pri opisu kondenzata Bose-Einsteina in ne o temeljni lastnosti materije. Elektron v kristalu pridobi negativno učinkovito maso zaradi interakcije med vrtenjem in orbito, pravi Sergej Baranov, doktor fizikalnih in matematičnih znanosti, vodilni raziskovalec Laboratorija za interakcijo sevanja z materijo pri FIAN, RIA Novosti. "Razmislite o satelitu v orbiti. Če ga poskušamo upočasniti (uporabimo silo proti hitrosti), se bo satelit premaknil na nižjo orbito in njegova hitrost se ne bo zmanjšala, ampak povečala. In kinetična energija kljub negativnemu delu na njej tudi. In če satelit pospešimo in ga potisnemo od zadaj, se bo hitrost zmanjšala - no, kar ni negativna masa. V resnici se paradoksalni dobiček (ali izguba) kinetične energije kompenzira z izgubo (ali pridobitvijo) potencialne energije - saj je satelit v gravitacijskem polju. Negativna učinkovita masa je posledica interakcije z okoljem (in brez zunanjega okolja nemogoče), naj bo to kristal ali gravitacijsko polje ali kakšno drugo zunanje polje. Toda v sodobni fiziki obstaja močnejša izjava: vsaka masa je vedno rezultat interakcije z okoljem, "pojasnjuje Sergej Baranov. Toda v sodobni fiziki obstaja močnejša izjava: vsaka masa je vedno rezultat interakcije z okoljem, "pojasnjuje Sergej Baranov. Toda v sodobni fiziki obstaja močnejša izjava: vsaka masa je vedno rezultat interakcije z okoljem, "pojasnjuje Sergej Baranov.
Tatjana Pichugina