Дали масата може да бъде отрицателна по аналогия с електрически заряд - учените се опитват да установят повече от сто години. Наскоро успяхме да получим странно вещество, което се държи така, сякаш масата му е минус. Това отваря нова област на изследване.
Как да стабилизирате червей
Червейна дупка не живее дълго в пространството-времето. Вратът му се свива поради гравитацията, без дори да има време да премине лъч светлина. За да стане проходим, е необходимо вещество с отрицателна маса, което създава антигравитационен ефект - така наречената екзотична материя. Чрез подобен червей, можете да стигнете до друга вселена. Тази идея беше използвана в научнофантастичния филм „Интерстелар“- по предложение на американския теоретичен физик, нобелов лауреат Кип Торн.
„Кип Торн е основен физик, така че забравя за технологиите. Колко енергия е необходима за това? Как да осигурим използването на излишната топлина за такава електроцентрала? В теоретичната физика е разрешено много, но всяка реална технология подлежи на ограничения под формата на принципите на термодинамиката, закона за запазване на енергията, специалната теория на относителността. Напомня ми на фантазиите отпреди век, когато се вярваше, че можете да превърнете всяко вещество в чиста енергия и да летите към звездите по това. На теория, да, всеки. И на практика - само уран, плутоний и литиев деутерид, но и с тях има големи проблеми”, коментира пред РИА Новости Антон Первушин, писател на научна фантастика, специалист по история на космонавтиката.
Лов със скорост на светлината
Ако обикновените тела привличат всичко, тогава телата с отрицателна маса отблъскват. Възможно ли е материята с толкова странно свойство да съществува в природата? През 1954 г. физикът Херман Бонди от Кеймбридж показа теоретично, че няма закони, забраняващи вещества с отрицателна маса. Частица от обикновената материя, пише физикът Ричард Хамънд от Университета в Северна Каролина, трябва да избяга от частица с отрицателна маса и тази частица го преследва. Такава двойка ще започне да се ускорява, постепенно се приближава до скоростта на светлината. Може ли това да се използва за създаване на двигател за междупланетен кораб? „Идеята, уви, е луда. С ускорение масата расте - според специалната теория на относителността. Освен това, когато се приближава до скоростта на светлината, масата има тенденция към безкрайност. Поради което отрицателната маса на "отблъскващата" частица ще се увеличи, т.е.и ad infinitum? В действителност тези частици ще се отблъснат една друга и ще се разпръснат, докато не са извън границите на гравитационните си полета, и там или продължават свободния си полет, или взаимодействат с други частици “, аргументира се Первушин.
Частица с отрицателна гравитационна маса преследва обикновена частица. Илюстрация от РИА Новости. Depositphotos / vectorcreator.
Промоционално видео:
Срещу всяка интуиция
През 2017 г. статия на американски физици от Вашингтонския държавен университет, която получи странна субстанция в лабораторията, която не се ускорява в посоката, в която е изтласкана, както е предписано от втория закон на Нютон, вдига много шум. Това е възможно само ако неговата инерционна маса е отрицателна. С помощта на лазер физиците създават свръхтечност от атоми на рубидий, охлаждат ги до температура почти абсолютна нула и възниква специално състояние на материята - така нареченият Бозе-Айнщайн кондензат, в който атомите се движат много бавно. Със същия лазер облак от кондензат Бозе-Айнщайн беше затворен в отделна област от космоса и принуден да променя въртенето - има такава квантова характеристика на частиците. Колкото повече бута този облак, толкова повече той се ускорява в посока, обратна на приложената сила. Сякаш тенисист удря топката и тя лети към него,а не на противника.
За да удари топката от веществото с отрицателна маса към противника, тенисистът трябва да я натисне още по-силно към себе си. Илюстрация от РИА Новости. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Тези резултати бяха обяснени от теоретици от Австралия, Великобритания и Русия. В случая обаче говорим за ефективната маса - математическо решение при описване на кондензата на Бозе-Айнщайн, а не за основното свойство на материята. Електрон в кристал придобива отрицателна ефективна маса поради взаимодействие на спин-орбита, казва Сергей Баранов, доктор на физико-математическите науки, водещ изследовател на Лабораторията за взаимодействие на радиацията с материя при FIAN, РИА Новости. - Помислете за сателит в орбита. Ако се опитаме да го забавим (приложи сила срещу скоростта), спътникът ще се премести на по-ниска орбита и скоростта му няма да намалее, а да се увеличи. И кинетичната енергия, въпреки негативната работа, извършена върху нея. И ако ускорим спътника, избутвайки го отзад, скоростта ще намалее - е, какво не е отрицателна маса. Всъщност парадоксалното усилване (или загуба) на кинетична енергия се компенсира от загубата (или печалбата) на потенциалната енергия - тъй като сателитът е в гравитационното поле. Отрицателната ефективна маса е резултат от взаимодействие със средата (и това е невъзможно без външна среда), било то кристал или гравитационно поле или някакво друго външно поле. Но в съвременната физика има по-силно твърдение: всяка маса винаги е резултат от взаимодействие с околната среда “, обяснява Сергей Баранов. Но в съвременната физика има по-силно твърдение: всяка маса винаги е резултат от взаимодействие с околната среда “, обяснява Сергей Баранов. Но в съвременната физика има по-силно твърдение: всяка маса винаги е резултат от взаимодействие с околната среда “, обяснява Сергей Баранов.
Татяна Пичугина
