Zda může být hmota negativní analogií s elektrickým nábojem - vědci se snaží zjistit to už více než sto let. Nedávno se nám podařilo získat podivnou látku, která se chová, jako by její hmotnost byla mínus. Tím se otevírá nová oblast výzkumu.
Jak stabilizovat červí díru
Červí díra nežije dlouho v časoprostoru. Jeho krk se kvůli gravitaci zhroutí, aniž by měl čas projít paprsek světla. Aby byl průchodný, vyžaduje se látka s negativní hmotou, která vytváří antigravitační účinek - tzv. Exotická hmota. Prostřednictvím podobné červí díry se můžete dostat do jiného vesmíru. Tato myšlenka byla použita ve sci-fi filmu "Interstellar" - na návrh amerického teoretického fyzika, nositele Nobelovy ceny Kip Thorne.
"Kip Thorne je základní fyzik, takže zapomíná na technologii." Kolik energie je k tomu zapotřebí? Jak zajistit využití přebytečného tepla pro takovou elektrárnu? V teoretické fyzice je hodně povoleno, ale jakákoli skutečná technologie podléhá omezením ve formě principů termodynamiky, zákona zachování energie, speciální teorie relativity. Připomíná mi to fantazie před stoletím, kdy se věřilo, že můžete přeměnit jakoukoli substanci v čistou energii a letět k tomu hvězdám. Teoreticky ano, kdokoli. A prakticky - pouze uran, plutonium a lithium deuterid, ale s nimi jsou i velké problémy, “- komentáře RIA Novosti Anton Pervushin, spisovatel sci-fi, specialista na historii astronautiky.
Lov rychlostí světla
Pokud obyčejná těla přitahují všechno, pak těla s negativním hromadným odporem. Mohlo by záležet na takové podivné vlastnosti v přírodě? V roce 1954 fyzik Herman Bondi z Cambridge teoreticky ukázal, že neexistují žádné zákony zakazující látky s negativní hmotou. Částice obyčejné hmoty, píše fyzik Richard Hammond z University of North Carolina, musí utéct z částice se zápornou hmotou a tato částice ji pronásleduje. Takový pár začne zrychlovat a postupně se přibližovat rychlosti světla. Lze to použít k vytvoření motoru pro meziplanetární loď? "Myšlenka, bohužel, je šílená." Se zrychlením roste hmotnost - podle speciální teorie relativity. Navíc, když se hmota blíží rychlosti světla, inklinuje k nekonečnu. V důsledku toho se bude zvyšovat záporná hmotnost „odpudivé“částice,a nekonečno ad? Ve skutečnosti se tyto částice odrazí a rozptýlí, dokud se nedostanou mimo hranice svých gravitačních polí a tam buď pokračují ve svém volném letu nebo interagují s jinými částicemi, “říká Pervushin.
Částice se zápornou gravitační hmotou pronásleduje obyčejnou částici. Ilustrace od RIA Novosti. Depositphotos / vektorový tvůrce.
Propagační video:
Proti všem intuici
V roce 2017, článek amerických fyziků z Washingtonské státní univerzity, který obdržel v laboratoři podivnou látku, která nezrychlila ve směru, ve kterém byl tlačen, jak předepisuje Newtonův druhý zákon, vydala hodně hluku. To je možné, pouze pokud je její setrvačná hmotnost záporná. Fyzici pomocí laseru vytvořili superfluid z atomů rubidia, ochladili je na teplotu téměř absolutní nuly a vznikl zvláštní stav hmoty - tzv. Bose-Einsteinův kondenzát, ve kterém se atomy pohybovaly velmi pomalu. Stejným laserem byl oblak Bose-Einsteinova kondenzátu zamčen v oddělené oblasti vesmíru a nucen změnit rotaci - existuje kvantová charakteristika částic. Čím více tlačil tento oblak, tím více zrychloval ve směru opačném k aplikované síle. Jako by ten hráč udeřil do míče a letěl k němu,a ne soupeři.
Aby hráč zasáhl míč z látky se zápornou hmotou směrem k soupeři, musí jej tlačit ještě tvrději k sobě. Ilustrace od RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / blueringmedia.
Tyto výsledky vysvětlili teoretici z Austrálie, Velké Británie a Ruska. V tomto případě však hovoříme o efektivní hmotě - matematickém řešení při popisu Bose-Einsteinova kondenzátu, a nikoliv o základní vlastnosti hmoty. Elektron v krystalu získává negativní účinnou hmotu díky interakci spin-orbit, říká Sergei Baranov, doktor fyzikálních a matematických věd, přední výzkumný pracovník Laboratoře interakce záření s hmotou na FIAN, RIA Novosti. "Zvažte satelit na oběžné dráze." Pokud se pokusíme zpomalit (použít sílu proti rychlosti), satelit se přesune na nižší orbitu a jeho rychlost se nesníží, ale zvýší. A kinetická energie, navzdory negativní práci na ní. A pokud zrychlíme satelit a zatlačíme ho zezadu, rychlost se sníží - no, co není negativní hmota. Ve skutečnosti je paradoxní zisk (nebo ztráta) kinetické energie kompenzována ztrátou (nebo ziskem) potenciální energie - protože satelit je v gravitačním poli. Negativní efektivní hmota je výsledkem interakce s prostředím (a to není možné bez vnějšího prostředí), ať už je to krystal nebo gravitační pole nebo nějaké jiné vnější pole. Ale v moderní fyzice existuje silnější tvrzení: jakákoli hmota je vždy výsledkem interakce s prostředím, “vysvětluje Sergei Baranov. Ale v moderní fyzice existuje silnější tvrzení: jakákoli hmota je vždy výsledkem interakce s prostředím, “vysvětluje Sergei Baranov. Ale v moderní fyzice existuje silnější tvrzení: jakákoli hmota je vždy výsledkem interakce s prostředím, “vysvětluje Sergei Baranov.
Tatiana Pichugina