物理学家造出了“负质量”流体

作者:小赵/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-04-20

你推开它,它却靠近你。

物理学家造出了“负质量”流体

图片来自:REUTERS

  华盛顿州立大学的物理学家创造出了一种带有“负质量”的液体,物如其名,被按压时,它不会顺之加速,而是朝着反方向加速。

  该大学相关学科的助理教授麦克·弗比斯说:“这种现象很少能在实验室条件下创造出来,它能用来探索一些更具挑战性的与宇宙相关的观点。”这篇今天被发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究,被分到了“编辑推荐”专栏。

  假设物质可以拥有负质量,就等同于电荷可负可正。人们很少想到这个概念,并且我们每天看到的大千世界只是艾萨克·牛顿的运动第二定律的正质量的概念(物体受到的外力等于物体质量乘以物体的加速度,F=ma)。换言之,如果你推一个物体,它会朝着你推的方向加速,质量在力的方向产生加速度。

  弗比斯说到:“那是我们习以为常的事,”暗示着奇迹即将出现,“但是如果它带有负质量,你推它,他会朝着你的方向加速。

  负质量产生的条件

  他和他的同事将铷原子冷却到只比绝对零度(约等于摄氏温标零下273.15摄氏度)高一点点来为负质量创设条件,创造出了一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚态的状态。在这种状态下,根据萨特延德拉·纳特·玻色以及阿尔伯特·爱因斯坦的猜测,微粒将运动缓慢并且会根据量子力学的规律运动,表现出波的性质。他们还会一致的同时移动,这被称作超流体,这样的流动不会损失能量。

  科学家们用镭射来减缓微粒,使它们冷却,并且使带有热量、高能量的微粒像蒸汽一样逃散,进一步冷却材料。

  镭射将原子困住,就好像它们在一个不足一百微米的碗里。这个时候,铷超流体有着正常的质量。将“碗”打破会使铷涌出,以铷为中心向四周扩散开来。

  为了制造负质量,研究员们应用了第二组镭射,使原子们来回移动并且转变它们旋转的方式。现在只要铷涌出的够快,它就好像能表现出有着负质量。“一旦你推它,它朝着反方向加速,就好像铷撞到一面看不见的墙。”

  避免潜在的缺陷

  这项技术避免了一些在之前的尝试中存有的潜在的缺陷。

  弗比斯说:“首先就是对于这个超自然负质量的精准控制,别的困难不提。”他们的实验阐明了,根据负质量,其他的系统也会出现相似的行为。这样提高了的控制给了研究员们一种新的设计实验的工具,使研究员们可以研究天体物理中类似的物理规律,例如中子星,黑洞以及暗能量等宇宙现象,而在这样的研究中,实验是不可能做到的。“它提供了另外一种环境来研究很古怪的基本现象。”

 

  蝌蚪五线谱编译自phys,译者 小赵,转载须授权

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