Физики создали вещество с «отрицательной массой»
В теоретической физике существует представление о веществе с отрицательной массой, по аналогии с отрицательным электрическим зарядом. Второй закон Ньютона гласит, что сила равна произведению массы на ускорение. Масса — скалярная величина, а ускорение — векторная, поэтому, если предположить существование отрицательной массы, то сила будет направлена в сторону, противоположную ускорению. Другими словами, если бросить кирпич с отрицательной массой вперёд, он полетит назад.
Физикам из Вашингтонского университета удалось создать вещество, которое некоторыми свойствами напоминает гипотетическую субстанцию с отрицательной массой. Для этого они охладили несколько атомов рубидия до температуры, очень близкой к абсолютному нолю, создав конденсат Бозе-Эйнштейна — состояние материи, в котором достаточно большое число атомов оказывается в оказывается в состоянии с наименьшей возможной энергией, и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне — этим, например, объясняется возникающее в этом состоянии свойство сверхтекучести.
Атомы рубидия охладили лазером и «настояли» образец до тех пор, пока частицы высоких энергий не переместились за пределы лазерной ловушки. На этом этапе атомы еще вели себя как частицы с нормальной, положительной массой: если бы сила, удерживавшая атомы вместе, прекратила действовать, крайние атомы рассыпались бы в разные стороны под давлением центральных атомов.
Чтобы заставить атомы рубидия вести себя как вещество с отрицательной массой, учёные направили на них другой набор лазеров, с помощью которых можно было изменять спин некоторых атомов.
Сравнив расчётные данные с экспериментальными, физики пришли к выводу, что по крайней мере некоторые из атомов в лазерной ловушке стали ускоряться в направлении, обратном приложению силы атомов, занимавших центральное положение в ловушке — правда, это происходило только на очень короткий момент, и быстро возвращались к поведению, характерному для частиц с положительной массой.
Результаты эксперимента опубликованы в журнале Physical Review Letters.