Повечето обекти реагират по предвидим начин, когато ги бутнеш, те се придвижват в същата посока. Това съвсем не е задължително за елементарните частици, макар "отрицателна маса" да изглежда невъзможна. Какво ли би било, ако можеше когато бутнеш нещо, то да идва? Ново устройство проправя пътя към такова странно за физическия ни свят поведение.
През 1957 г. Херман Бонди (Hermann Bondi) написва в списание "Reviews of Modern Physics", че масата може да бъде както положителна, така и отрицателна. Той доказва, че това не води нито до логически противоречия, нито до противоречия със законите на физиката. Няма нищо в математиката или физиката, което да подсказва, че масата не може да бъде отрицателна. Може би, защото никога не сме я срещали, не ни е хрумвало, че тя може и да съществува.
Сега изследователи от Университета Рочестър са успели да създадат частици с отрицателна маса в тънък един атом полупроводник от молибден диселенид, заставяйки го да взаимодейства със затворена в оптични микрокухини светлина, съобщава phys.org.
Това само по себе е "интересно и вълнуващо от гледна точка на физиката", коментира Ник Вамивакас (Nick Vamivakas), доцент по квантовата оптика и квантова физика в Института по оптика в Рочестър. "Но това също се оказва, че устройството, което сме създали, представя начин за генериране на лазерна светлина с постепенно увеличаване на малко количество енергия"
Устройството, описано в Nature Physics, се състои от две огледала, които създават оптични микрокухини, които ограничават светлината на различни цветове на спектъра, в зависимост от това, как са разположени огледалата.
Полупроводникът се поставя по такъв начин, че взаимодействието му със затворената светлина води до това, малки частици от полупроводника, наречени екситони, се съчетават с фотоните от затворената светлина като се образуват поларитони.
"Като накарахме екситона да се откаже от част от своята идентичност и заедно с един фотон да създаде поларитон, ние получихме в крайна сметка обект, който има отрицателна маса", обяснява Вамивакас. "Това е своего рода нещо побъркано, защото, ако се опитате да го бутнете или дръпнете, то ще отиде в обратната посока от това, което ви подсказва интуицията".
И други изследователски групи са експериментирали с подобни устройства, но това е първото устройство, което получава частици с отрицателна маса.
Въпреки, че практическото му приложение е още далеч, Вамивакас добавя, че лабораторията му ще продължи да проучва:
- Как устройството може да послужи като основа за производство на лазери. "С поларитоните, които създадохме с това устройство, рецептата за получаване на лазер е съвсем различна", коментира Вамивакас. "Системата се активира при много по-нисък разход на енергия", отколкото сега употребяваните лазери.
- Физическите следствия от създаването на отрицателна маса в устройството. "Ние обмисляме начини да се прилага бутане и дърпане - може би като прилагаме електрическо поле в устройството, а след това да проучим как тези поларитони се движат в устройството при прилагането на външна сила".
Хипотетично материята може да има отрицателна маса - както електрическият заряд може да бъде отрицателен или положителен. Хората рядко мислят по този начин, тъй като в ежедневието ни се среща само положителният вариант на втория закон на Нютон, според който силата, предизвикваща ускорение, е равна на масата на обекта, умножена по ускорението му: F = ma.
В случая на отрицателна маса обектът ще има отрицателно ускорение. Въпреки че ни изглежда неестествено, това не означава, че е невъзможно. Предишни теоретични изследвания са показали, че отрицателната маса може да съществува във Вселената, без да пречи на Общата теория на относителността.
Гравитацията в теорията на относителността се визуализира в двуизмерното пространство като опънат каучуков лист, който се деформира под тежестта на телата, които са върху него. И тези деформации биха отклонили по-леки тела и дори светлината биха отклонили от правата линия.(Да не забравяме, че пространство-времето не е двуизмерно, а четири (три пространствени и една времева координата), като и четирите се изкривяват от наличието на маса). В този модел отрицателната маса е от другата страна на листа, създава хълмче, от което по-леки тела биха се "търкулнали" надалеч. Ако се обърнем наопаки това Вселенско одеало, тогава отрицателната маса ще прави вдлъбнатини, а положителната маса - хълмчета.
