Fiziklər mənfi kütləli maddənin yarandığını iddia edirlər. Qaranlıq maddə və qaranlıq enerji mənfi kütlə ilə əvəz olundu

ev / Hisslər

Kosmosda hipotetik qurd dəliyi

Vaşinqton Universitetinin laboratoriyasında 0,001 mm³-dən az həcmdə Bose-Einstein kondensatının əmələ gəlməsi üçün şərait yaradılmışdır. Hissəciklər lazerlə yavaşladılar və onların ən enerjilisinin həcmdən çıxmasını gözlədilər ki, bu da materialı daha da soyudu. Bu mərhələdə superkritik mayenin hələ də müsbət kütləsi var idi. Damda sızma baş verərsə, mərkəzi atomlar ifrat atomları xaricə itələdiyindən rubidium atomları müxtəlif istiqamətlərə səpələyəcək və qüvvənin tətbiqi istiqamətində sürətlənəcəklər.

Mənfi təsirli kütlə yaratmaq üçün fiziklər bəzi atomların spinini dəyişdirən fərqli lazer dəstindən istifadə etdilər. Simulyasiyanın proqnozlaşdırdığı kimi, gəminin bəzi sahələrində hissəciklər mənfi kütlə əldə etməlidir. Bu simulyasiyalarda (aşağı diaqramda) zamandan asılı olaraq maddənin sıxlığının kəskin artmasında aydın görünür.

Şəkil 1. Müxtəlif koheziv qüvvə əmsalları ilə Bose-Einstein kondensatının anizotrop genişlənməsi. Təcrübənin real nəticələri qırmızı, simulyasiyada proqnozun nəticələri qara rənglə qeyd olunur

Aşağı diaqram Şəkil 1-in alt cərgəsində orta çərçivənin böyüdülmüş hissəsidir.

Aşağıdakı diaqram dinamik qeyri-sabitliyin ilk yarandığı bölgədə ümumi sıxlığın zamana qarşı 1D simulyasiyasını göstərir. Nöqtəli xətlər üç atom qrupunu kvazi impulsda sürətlərlə ayırır, burada effektiv kütlə mənfi olmağa başlayır (yuxarı xətt). Minimum mənfi təsirli kütlənin nöqtəsi (ortada) və kütlənin müsbət dəyərlərə qayıtdığı nöqtə (alt xətt) göstərilir. Qırmızı nöqtələr mənfi təsirli kütlənin bölgəsində yerli kvazi impulsun yerləşdiyi yerləri göstərir.

Qrafiklərin ən birinci cərgəsi göstərir ki, fizika təcrübəsi zamanı maddə tam olaraq simulyasiya edilmiş kimi davranır, bu da mənfi təsirli kütləsi olan hissəciklərin görünüşünü proqnozlaşdırır.

Bose-Einstein kondensatında hissəciklər dalğalar kimi davranır və buna görə də müsbət təsirli kütlənin normal hissəciklərinin yayılmasından fərqli istiqamətdə yayılır.

Ədalət naminə demək lazımdır ki, fiziklər eksperimentlər zamanı mənfi kütləli maddənin xassələrinin təzahür etdiyi zaman nəticələri dəfələrlə qeyd etmişlər, lakin bu təcrübələr müxtəlif yollarla şərh edilə bilərdi. İndi qeyri-müəyyənlik böyük ölçüdə aradan qaldırılıb.

Jurnalda 10 aprel 2017-ci ildə dərc olunmuş elmi məqalə Fiziki baxış məktubları(doi: 10.1103/PhysRevLett.118.155301, abunə ilə mövcuddur). Məqalənin jurnala təqdim edilməzdən əvvəl bir nüsxəsi 13 dekabr 2016-cı il tarixində arXiv.org (arXiv:1612.04055) ictimai domenində yerləşdirilmişdir.

Vaşinqton Universitetinin fizikləri mənfi kütləli maye yaradıblar. Onu itələyin və bildiyimiz dünyanın bütün fiziki obyektlərindən fərqli olaraq, itələmə istiqamətində sürətlənmir. O, əks istiqamətdə sürətlənəcək. Vaşinqton Universitetinin dosenti, fizik və astronomu Maykl Forbes deyir ki, bu fenomen nadir hallarda laboratoriyada yaradılır və kosmos haqqında bəzi daha mürəkkəb konsepsiyaları araşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Tədqiqat Physical Review Letters jurnalında dərc olunub.

Hipotetik olaraq, elektrik yükünün həm mənfi, həm də müsbət ola biləcəyi eyni mənada maddə mənfi kütləyə sahib ola bilər. İnsanlar bu barədə nadir hallarda düşünürlər və gündəlik dünyamız İsaak Nyutonun İkinci Hərəkət Qanununun yalnız müsbət tərəflərini göstərir, ona görə cismə təsir edən qüvvə cismin kütləsinin və bu qüvvənin verdiyi sürətlənmənin məhsuluna bərabərdir. , və ya F = ma.

Başqa sözlə, bir obyekti itələsəniz, itələdiyiniz istiqamətdə sürətlənəcəkdir. Kütlə onu qüvvə istiqamətində sürətləndirəcək.

"Biz bu vəziyyətə öyrəşmişik" dedi Forbes sürpriz gözləyərək. "Mənfi kütlə ilə, bir şeyi itələsəniz, sizə doğru sürətlənəcək."

Mənfi kütlə üçün şərtlər

O, həmkarları ilə birlikdə rubidium atomlarını demək olar ki, mütləq sıfır vəziyyətinə qədər soyudaraq mənfi kütlə üçün şərait yaratdı və bununla da Bose-Einstein kondensatını yaratdı. Şatyendranath Bose və Albert Einstein tərəfindən proqnozlaşdırılan bu vəziyyətdə hissəciklər çox yavaş hərəkət edir və kvant mexanikasının prinsiplərinə əməl edərək, dalğalar kimi davranırlar. Onlar həmçinin enerji itkisi olmadan axan super maye kimi sinxronlaşır və vahid şəkildə hərəkət edirlər.

Vaşinqton Universitetinin fizika və astronomiya professoru Peter Engels başçılıq etdiyi Webster Hall-un altıncı mərtəbəsindəki elm adamları lazerlərdən istifadə edərək hissəcikləri yavaşlatmaqla, onları daha soyudub və isti, yüksək enerjili hissəciklərin havadan kənara çıxmasına şərait yaradıblar. buxar, materialın daha da soyudulması.

Lazerlər atomları sanki ölçüsü yüz mikrondan kiçik bir qabın içindəki kimi tuturdu. Bu mərhələdə həddindən artıq maye rubidiumun adi kütləsi var idi. Qabın yırtılması rubidiumun çıxmasına imkan verdi, mərkəzdəki rubidium kənara doğru zorlandıqca genişləndi.

Mənfi kütlə yaratmaq üçün alimlər atomları irəli-geri itələyərək onların spinlərini dəyişdirən ikinci lazer dəstindən istifadə ediblər. İndi, rubidium kifayət qədər tez tükəndikdə, mənfi kütləsi varmış kimi davranır. Forbes deyir: "Onu itələyin və əks istiqamətdə sürətlənəcək". “Bu, rubidiumun görünməz divara dəyməsinə bənzəyir”.

Əsas qüsurların aradan qaldırılması

Vaşinqton Universitetinin alimləri tərəfindən istifadə edilən üsul mənfi kütləni anlamaq üçün əvvəlki cəhdlərdə aşkar edilmiş bəzi əsas qüsurların qarşısını aldı.

Forbes deyir: "Anladıq ki, biz bu mənfi kütlənin təbiəti üzərində hər hansı digər fəsadlar olmadan ciddi nəzarətə malik idik". Onların araşdırması artıq mənfi kütlə mövqeyindən digər sistemlərdə oxşar davranışı izah edir. Artan nəzarət tədqiqatçılara astrofizikada oxşar fizikanı öyrənmək, misal kimi neytron ulduzları və təcrübələrin sadəcə mümkün olmadığı qara dəliklər və qaranlıq enerji kimi kosmoloji hadisələri öyrənmək üçün eksperimentlər tərtib etmək üçün yeni alət verir.

ABŞ alimləri laboratoriyada mənfi kütləli maddə yaratdıqlarını iddia edirlər. Bu maddə çox qeyri-adi xüsusiyyətlərə malik mayedir. Məsələn, bu mayeni itələsəniz, o, mənfi bir sürətlənmə alacaq, yəni irəli deyil, geri. Belə qəribəlik alimlərə qara dəliklər və neytron ulduzları kimi eyni dərəcədə qəribə obyektlərin içərisində baş verənlər haqqında çox şey deyə bilər.
Ancaq bir şeyin mənfi kütləsi ola bilərmi? Bu mümkündür?

Nəzəri olaraq, elektrik yükünün mənfi və ya müsbət qiymətə malik ola biləcəyi kimi, maddə mənfi kütləyə sahib ola bilər.

Kağız üzərində bu işləyir, lakin elm aləmində mənfi kütləli bir şeyin mövcudluğu fərziyyəsinin fizikanın fundamental qanunlarını pozub-pozmadığına dair qızğın mübahisə gedir. Biz adi insanlar üçün bu anlayış başa düşülməyəcək qədər mürəkkəb görünür.

Mexanik hərəkətin diferensial qanunu, daha sadə desək, Nyutonun ikinci qanunu A=F/M düsturu ilə ifadə edilir. Yəni cismin sürətlənməsi ona tətbiq olunan qüvvənin cismin kütləsinə nisbətinə bərabərdir. Mənfi bir kütlə dəyəri təyin etsəniz, bədən, olduqca məntiqi olaraq, mənfi bir sürətlənmə alacaq. Təsəvvür edin, siz topa vurursunuz və o, ayağınıza yuvarlanır.

Bununla belə, bizə yad görünənlərin qeyri-mümkün olması lazım deyil və yuxarıdakı nəzəri məşqlər ümumi nisbilik nəzəriyyəsini pozmadan mənfi kütlənin Kainatımızda mövcud ola biləcəyini sübut etməyin ən yaxşı yoludur.

Bütün bunları anlamaq istəyi tədqiqatçıların, gördüyümüz kimi, hətta müəyyən müvəffəqiyyətlə də mənfi kütləni laboratoriyada yenidən yaratmaq üçün fəal cəhdlərinə səbəb oldu.

Vaşinqton Universitetinin alimləri, mənfi kütləli bir cismin davranmalı olduğu kimi davranan maye əldə etməyi bacardıqlarını bildiriblər. Və onların kəşfi nəhayət, kainatın dərinliklərindəki bəzi qəribə hadisələri öyrənmək üçün istifadə oluna bilər.

Bu qəribə mayeni yaratmaq üçün elm adamları rubidium atomlarını mütləq sıfıra yaxın soyutmaq üçün lazerlərdən istifadə edərək Bose-Einstein kondensatı adlandırdılar.

Bu vəziyyətdə hissəciklər klassik fizikaya deyil, kvant mexanikasının qəribə prinsiplərinə əməl edərək inanılmaz dərəcədə yavaş və qeyri-adi şəkildə hərəkət edirlər, yəni dalğalar kimi davranmağa başlayırlar.

Zərrəciklər eyni zamanda sinxronlaşır və vahid şəkildə hərəkət edir, sürtünmə nəticəsində enerji itirmədən hərəkət edə bilən super maye maddə əmələ gətirir.
Alimlər aşağı temperaturda həddindən artıq maye yaratmaq, həmçinin onu eni 100 mikrondan az olan qaba bənzər bir sahəyə yerləşdirmək üçün lazerlərdən istifadə ediblər.

Nə qədər ki, super maddə bu fəzada yerləşdirilib, onun adi kütləsi var idi və Bose-Einstein kondensatı anlayışına tamamilə uyğun gəlirdi. O, köçməyə məcbur olana qədər.

Alimlər ikinci lazer dəstindən istifadə edərək atomları irəli-geri hərəkət etməyə məcbur etdilər, nəticədə onların spini dəyişdi və rubidium "qabın" maneəsini keçərək sürətlə çölə sıçradı. Bununla belə, sanki mənfi kütləsi var idi. Alimlərin fikrincə, belə bir təəssürat yaranıb ki, maye görünməz bir maneəyə çırpılıb və oradan dəf edilib.

Beləliklə, tədqiqatçılar mənfi kütlənin mövcudluğu ilə bağlı fərziyyələri təsdiqlədilər, lakin bu, səyahətin yalnız başlanğıcıdır. Laboratoriya şəraitində maye davranışının təkrarlana bilən və mənfi kütlələrlə bağlı bəzi fərziyyələri sınamaq üçün kifayət qədər etibarlı olub olmadığını görmək qalır. Odur ki, vaxtından əvvəl sevinməyin, digər komandalar öz nəticələrini təkrarlamalıdırlar.

Bir şey əmindir ki, fizika getdikcə daha maraqlı olur və maraqlanmağa dəyər.

Niyə zaman ancaq irəli axır. Rey Kamminqs 1922-ci ildə yazdığı elmi fantastika romanında “Zaman hər şeyin bir anda baş verməsinə mane olan şeydir” deyən fiziklər izah edir...
Soxulcan dəlikləri, soxulcan dəlikləri və zaman səyahəti Soxulcan dəliyi qısa yollar yaradaraq bütün kainatda uzun məsafəli səyahətləri əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilən kosmos-zamandan keçən nəzəri keçiddir...

1280 x 800 qətnamə ilə izləmək tövsiyə olunur

“Texnika-gənclik”, 1990, No 10, s. 16-18.

İqor Stepikin tərəfindən skan edilmişdir

Cəsarətli fərziyyələr tribunası

Ponkrat BORISOV, mühəndis
Mənfi Kütlə: Sonsuzluğa pulsuz uçuş

Bu mövzuda məqalələr 30 ildən artıqdır ki, vaxtaşırı xarici və sovet fizika jurnallarında dərc olunur. Ancaq qəribə də olsa, onlar hələ də populyarlaşdırıcıların diqqətini cəlb etməmişlər. Ancaq mənfi kütlə problemi və hətta ciddi elmi şəraitdə də müasir fizikanın paradokslarını sevənlər və fantastika yazıçıları üçün əla hədiyyədir. Ancaq xüsusi ədəbiyyatın mülkiyyəti belədir: içindəki bir sensasiya onilliklər ərzində gizli qala bilər ...

Deməli, söhbət materiyanın hipotetik formasından gedir ki, onun kütləsi işarə baxımından adi halın əksinədir. Dərhal sual yaranır: bu əslində nə deməkdir? Və dərhal aydın olur: mənfi kütlə anlayışını düzgün müəyyənləşdirmək o qədər də asan deyil.

Şübhəsiz ki, o, cazibə itələmə xüsusiyyətinə malik olmalıdır. Ancaq belə çıxır ki, təkcə bu kifayət deyil. Müasir fizikada dörd növ kütlə ciddi şəkildə fərqlənir:

qravitasiya aktiv - cəlb edən (əlbəttə ki, müsbətdirsə);

qravitasiya passiv - cəlb olunan;

tətbiq olunan qüvvənin təsiri altında müəyyən bir sürətlənmə əldə edən inert (a \u003d F / m);

nəhayət, bədənin ümumi enerjisini təyin edən Eynşteynin istirahət kütləsi (E = mC 2).

Ümumi qəbul edilmiş nəzəriyyələr çərçivəsində onların hamısı böyüklük baxımından bərabərdir. Ancaq onları ayırd etmək lazımdır və bu, yalnız mənfi kütləni təyin etməyə çalışarkən aydın olur. Fakt budur ki, onun dörd növünün hamısı mənfi olarsa, adi birindən tamamilə əks olacaqdır.

Bu yanaşmaya əsaslanaraq, hələ 1957-ci ildə bu mövzuda dərc edilmiş ilk məqaləsində ingilis fiziki X. Bondi ciddi sübutlarla "mənfi kütlə"nin əsas xassələrini təyin etdi.

Onları burada təkrarlamaq çox da çətin olmaya bilər, çünki onlar yalnız Nyuton mexanikasına əsaslanır. Ancaq bu, hekayəmizi qarışdıracaq və sonra bir çox fiziki və riyazi "incəliklər" var. Buna görə də, gəlin birbaşa nəticələrə keçək, xüsusən də onlar olduqca aydındır.

Birincisi, "mənfi maddə" hər hansı digər cisimləri cazibə qüvvəsi ilə dəf etməlidir, yəni təkcə mənfi deyil, həm də müsbət kütlə ilə (halbuki adi maddə, əksinə, həmişə hər iki növ maddəni cəlb edir). Bundan əlavə, hər hansı bir qüvvənin təsiri altında, ətalət qüvvəsinə qədər, bu qüvvənin vektoruna əks istiqamətdə hərəkət etməlidir. Və nəhayət, onun ümumi Eynşteyn enerjisi də mənfi olmalıdır.

Buna görə də, yeri gəlmişkən, vurğulamaq lazımdır ki, bizim heyrətamiz maddəmiz kütləsi hələ də müsbət hesab edilən antimateriya deyil. Məsələn, müasir konsepsiyalara görə, antimateriyanın “Anti-Yer”i bizim planetimizlə eyni orbitdə Günəş ətrafında fırlanacaqdı.

Bütün bunlar demək olar ki, göz qabağındadır. Ancaq sonra inanılmaz başlayır.

Gəlin eyni cazibə qüvvəsini götürək. Əgər iki adi cisim bir-birini çəkir və yaxınlaşırsa və iki antikütlə bir-birini dəf edib səpələnirsə, onda müxtəlif işarəli kütlələrin qravitasiya qarşılıqlı təsiri zamanı nə baş verir?

Bu, ən sadə hal olsun: mənfi kütləli maddədən ibarət cisim (tutaq ki, top) -M cismin arxasında (gəlin ona “raket” deyək – indi bunun səbəbini öyrənəcəyik) bərabər müsbət kütləyə malikdir. +M. Aydındır ki, topun cazibə sahəsi raketi dəf edir, özü isə topu özünə çəkir. Ancaq buradan belə çıxır ki, (bu, yenə də qəti şəkildə sübut olunur) bütün sistem iki kütlənin mərkəzlərini birləşdirən düz xətt boyunca, onların arasında cazibə qüvvəsinin qarşılıqlı təsirinin gücünə mütənasib sabit sürətlənmə ilə hərəkət edəcəkdir!

Təbii ki, ilk baxışdan kortəbii, səbəbsiz hərəkətin bu mənzərəsi yalnız bir şeyi “sübut edir”: bizim əvvəldən tərifdə ona aid etdiyimiz xüsusiyyətlərə malik antikütlə sadəcə mövcud ola bilməz. Axı biz, deyəsən, ən dəyişməz qanunların bütöv bir dəstəsini almışıq.

Yaxşı, məsələn, impulsun saxlanması qanunu burada tamamilə açıq şəkildə pozulmurmu? Hər iki cəsəd heç bir səbəb olmadan eyni istiqamətə qaçır, heç bir şey əks istiqamətdə hərəkət etmir. Ancaq unutmayın ki, kütlələrdən biri mənfidir! Amma bu o deməkdir ki, sürətindən asılı olmayaraq onun impulsunun mənfi işarəsi var: (-M)V və sonra iki gövdəli sistemin ümumi impulsu hələ də sıfır olaraq qalır!

Eyni şey sistemin ümumi kinetik enerjisinə də aiddir. Bədənlər istirahətdə olarkən sıfıra bərabərdir. Lakin onlar nə qədər sürətlə hərəkət etsələr də, heç nə dəyişmir: topun mənfi kütləsi (-M)V 2/2 düsturuna tam uyğun olaraq mənfi kinetik enerji toplayır ki, bu da topun müsbət enerjisinin artımını tam olaraq kompensasiya edir. raket.

Bütün bunlar absurd görünürsə, onda bəlkə "paz ilə pazı vuracağıq" - gəlin bir absurdluğu digəri ilə təsdiqləməyə çalışaq? Altıncı sinifdən bəri bərabər nöqtəli kütlələrin mərkəzinin (təbii ki, müsbət) onların arasında ortada olduğunu bilirik. Beləliklə - aşağıdakı çıxışı necə istərdiniz? FƏRQLİ İŞARƏLƏRİN bərabər nöqtəli kütlələrinin mərkəzi, onlardan keçən düz xətt üzərində olsa da, içəridə deyil, onları birləşdirən seqmentin KARARINDA, ±Ґ nöqtəsində yerləşir?

Yaxşı, daha asandır?

Yeri gəlmişkən, bu nəticə artıq olduqca elementardır və hər kəs istəsə, eyni altıncı sinif səviyyəsində fizikaya sahib olmaqla onu təkrarlaya bilər.

Bir sözə inanmayan və bütün hesablamaların düzgünlüyünə əmin olmaq istəyən hər kəs bu mövzuda son nəşrlərdən birinə - amerikalı fizik R. Forvardın “Mənfi kütlə materiyasında raket mühərriki” jurnalında dərc olunmuş məqaləsinə müraciət edə bilər. 1990-cı il üçün 4 saylı tərcümə edilmiş "Aerospace Technology" jurnalı.

Ancaq, bəlkə də, təkmil oxucu elə bilir ki, heç bir hesablama aparmadan belə, “cökənin” ona hara sürüşdüyünü anlayıb? Həqiqətən: bütün bu zərif arqumentlərdə sual susdurulur: belə gözəl kütlə haradan gəldi? Axı, mənşəyi nə olursa olsun, onu "çıxarmaq", "istehsal etmək" və ya deyək ki, hərəkət yerinə çatdırmaq üçün enerji lazımdır, yəni ...

Vay, təcrübəli oxucu! Enerji, əlbəttə ki, lazım olacaq, amma yenə mənfi. Heç bir şey etmək olmaz: bədənin ümumi enerjisi üçün Eynşteynin E = Ms 2 düsturunda bizim gözəl kütləmiz eyni mənfi işarəyə malikdir. Bu o deməkdir ki, MÜXTƏLİF işarəli BƏRAB kütlələrə malik bir cüt cismin “hazırlanması” SIFIR ümumi enerji tələb edəcəkdir. Eyni şey çatdırılma və hər hansı digər manipulyasiyalara aiddir.

Bütün bu nəticələr nə qədər paradoksal olsa da, ciddi nəticələr göstərir ki, antikütlənin olması təkcə Nyuton mexanikasına deyil, həm də ümumi nisbilik nəzəriyyəsinə zidd deyil. Onun mövcudluğuna dair heç bir məntiqi qadağa tapmaq mümkün olmadı.

Yaxşı - əgər nəzəriyyə "icazə verirsə", onda gəlin düşünək, məsələn - maddənin iki eyni hissəciyinin müsbət və mənfi kütlələrlə fiziki təması zamanı nə baş verə bilər? "Adi" antimaddə ilə hər şey aydındır: hər iki cismin ümumi enerjisinin sərbəst buraxılması ilə məhv baş verəcəkdir. Ancaq iki bərabər kütlədən biri mənfi olarsa, deməli, onların ümumi enerjisi, indicə başa düşdüyümüz kimi, sıfırdır. Ancaq reallıqda onlara NƏ olacaq - bu, artıq nəzəriyyədən kənara çıxan bir sualdır.

Belə bir hadisənin nəticəsi yalnız empirik olaraq bilinə bilər. Onu “hesablamaq” mümkün deyil – axı, bizim mənfi kütlənin “təsir mexanizmi”, onun “daxili quruluşu” haqqında heç bir təsəvvürümüz yoxdur (yeri gəlmişkən, adi kütlə haqqında da bunu bilmirik). Nəzəri olaraq bir şey aydındır: istənilən halda sistemin ümumi enerjisi sıfır olaraq qalacaq. Eyni Forvardın etdiyi kimi bizim də yalnız HİPOTEZ irəli sürmək hüququmuz var. Onun fərziyyəsinə görə, buradakı fiziki qarşılıqlı təsir məhvə deyil, “nüll” deyilən şeyə, yəni hissəciklərin “sakit” qarşılıqlı məhvinə, heç bir enerji buraxılmadan yoxa çıxmasına gətirib çıxarır.

Ancaq təkrar edirik, yalnız təcrübə bu fərziyyəni təsdiq edə və ya təkzib edə bilər.

Eyni səbəblərə görə, mənfi kütləni necə "yaratmaq" haqqında heç bir şey bilmirik (əgər mümkünsə). Nəzəriyyə yalnız əks işarənin iki bərabər kütləsinin, prinsipcə, heç bir enerji xərcləri olmadan yarana biləcəyini bildirir. Və belə bir cüt cisim peyda olan kimi, o, sonsuzluğa doğru düz bir xətt üzrə sürətlənərək uçacaq...

R. Forward öz məqaləsində artıq bizim təyin etdiyimiz istənilən sürətlənmə ilə bizi Kainatın istənilən nöqtəsinə apara bilən mənfi kütləli mühərriki “layihələndirmişdir”. Məlum oldu ki, bunun üçün lazım olan hər şey ... bir cüt yaxşı yaydır ("mənfi-kütlənin" elastik qüvvələr vasitəsilə adi bir ilə bütün qarşılıqlı təsirləri, əlbəttə ki, ətraflı hesablanır).

Beləliklə, raketin kütləsinə bərabər olan ecazkar kütləmizi onun "mühərrik bölməsinin" ortasına yerləşdirək. İrəli uçmaq lazımdırsa, yayı arxa divardan uzatın və onun mənfi kütləsi gövdəsini bağlayın. Dərhal, "pozğun" inertial xüsusiyyətlərinə görə, çəkildiyi yerə deyil, tam əks istiqamətə tələsəcək, yay gərginliyinin gücünə mütənasib bir sürətlənmə ilə raketi özü ilə birlikdə sürükləyəcəkdir.

Sürətlənməni dayandırmaq üçün yayı açmaq kifayətdir. Və gəmini yavaşlatmaq və dayandırmaq üçün mühərrik bölməsinin ön divarına bərkidilmiş ikinci yaydan istifadə etmək lazımdır.

Və hələ də "pulsuz mühərrik" nin qismən təkzibi var! Düzdür, bu, tamamilə gözlənilməz tərəfdən gəlir. Ancaq sonda bu barədə daha çox.

Bu arada, böyük miqdarda mənfi kütlə ola biləcəyi yerləri axtaraq. Belə yerləri Kainatda qalaktikaların paylanmasının iri miqyaslı üçölçülü xəritələrində tapılan nəhəng boşluqlar - özlüyündə ən maraqlı olan hadisələr təklif edir. Əncirdən göründüyü kimi. 2-də, sadəcə olaraq "baloncuklar" adlanan bu boşluqların ölçüləri təxminən 100 milyon işıq ilidir (halbuki bizim Qalaktikamızın ölçüləri təxminən 0,06 milyon işıq ilidir). Beləliklə, ən böyük miqyasda Kainat "köpüklü" bir quruluşa malikdir.

Baloncukların sərhədləri çoxlu sayda qalaktikaların klasterləri ilə aydın şəkildə qeyd olunur. İçəridə praktiki olaraq heç bir qabarcıq yoxdur və onlar orada tapılarsa, bunlar çox qeyri-adi obyektlərdir. Onlar güclü yüksək tezlikli radiasiya spektrləri ilə xarakterizə olunur. İndi güman edilir ki, qabarcıqların tərkibində “uğursuz” qalaktikalar və ya adi hidrogenin qaz buludları var.

Bəs Kainatın “köpüklü” quruluşunun onun eyni sayda mənfi və müsbət kütləli hissəciklərdən əmələ gəlməsinin nəticəsi olduğunu güman etmək olarmı? Yeri gəlmişkən, belə bir izahatdan çox cəlbedici bir nəticə çıxır: Kainatın ümumi kütləsi həmişə sıfıra bərabər olub və qalır. Sonra baloncuklar mənfi kütlə üçün təbii yerlərdir, onların hissəcikləri bir-birindən mümkün qədər uzaqlaşmağa meyllidirlər. Və müsbət kütlə qabarcıqların səthinə itələnir, burada cazibə qüvvələrinin təsiri altında qalaktikalar və ulduzlar əmələ gətirir. Burada A. A. Baranovun hələ 1971-ci ildə “İzvestiya Vuzov” jurnalının 11-ci sayında dərc olunmuş məqaləsini xatırlaya bilərik. Fizika”. Hər iki işarənin kütlələrinə malik hissəciklərlə Kainatın kosmoloji modelini nəzərdən keçirir. Müəllif bu modeldən istifadə edərək kosmoloji sabitin və Hubble qırmızı sürüşməsinin eksperimental təxminlərini, eləcə də qarşılıqlı əlaqədə olan qalaktikalarda müşahidə edilən bəzi anomal hadisələri izah edir.

Böyük miqdarda mənfi kütlənin başqa mümkün əlaməti Kainatın iri miqyaslı strukturlarında çox sürətli “cərəyanların” olmasıdır. Beləliklə, bizim Qalaktikamızı ehtiva edən superklaster fon radiasiyasının istirahət fonuna nisbətən 600 km/s sürətlə “axır”. Belə bir sürət soyuq qaranlıq maddədən qalaktikaların əmələ gəlməsi nəzəriyyələrinin çərçivəsinə sığmır. R. Forvard bu hadisəni mənfi kütlə ehtiva edən qabarcıqlardan superklasterlərin kollektiv itələnməsini nəzərə alaraq izah etməyə çalışmağı təklif edir.

Deməli, mənfi maddə ancaq səpələnə bilər. Ancaq belə çıxır ki, müzakirə olunan bir çox nəticələrin qismən təkzib edilməsidir. Axı maddənin zərrəciklərinin qravitasiya itkisi xüsusiyyəti, təbiətindən asılı olmayaraq, istər-istəməz ona gətirib çıxarır ki, bu zərrəciklər cazibə qüvvələrinin təsiri altında birləşə bilməz. Üstəlik, hər hansı bir qüvvənin təsiri altında mənfi kütləli bir hissəcik bu qüvvənin vektoruna əks istiqamətdə hərəkət etdiyinə görə, adi atomlararası qarşılıqlı təsirlər belə hissəcikləri "normal" cisimlərə bağlaya bilməz.

Ancaq ümid edirik ki, oxucu yenə də bütün bu arqumentlərdən zövq aldı ...

Vaşinqton Universitetinin (ABŞ) tədqiqatçıları rubidium atomlarından mənfi təsirli kütləsi olan maddənin davranışına nail olublar. Bu o deməkdir ki, bu atomlar xarici təsir altında bu təsirin vektoru istiqamətində uçmayıblar. Eksperimental şəraitdə çox kiçik həcmli bir bölgənin sərhədlərinə hər dəfə yaxınlaşdıqda özlərini görünməz bir divara çırpılmış kimi aparırdılar. Müvafiq olan nəşr olunur Fiziki baxış məktubları. Təcrübə media tərəfindən "mənfi kütləli maddə yaratmaq" (nəzəri olaraq, dərin kosmosa səyahət üçün soxulcan dəlikləri yaratmağa imkan verir) kimi yanlış şərh edilib. Əslində, mümkünsə mənfi kütləli bir maddə əldə etmək müasir elm və texnologiya üçün mümkün olandan çox-çox kənardadır.

Rubidium atomları onlara tətbiq olunan qüvvənin vektorunun əksi istiqamətində hərəkət etməyə məcbur oldular. Media bunu “mənfi kütlə”li maddənin yaradılması kimi yanlış şərh edib.

Əsərin müəllifləri lazerlə rubidium atomlarını yavaşlatdılar (hissəciyin sürətinin azalması onun soyuması deməkdir). Soyutmanın ikinci mərhələsində ən enerjili atomların soyudulmuş həcmi tərk etməsinə icazə verildi. Bu, onu daha da soyutdu, soyuducu maddənin atomlarının buxarlanması məişət soyuducunun içindəkiləri soyutdu. Üçüncü mərhələdə, impulsları atomların bir hissəsinin spinini (sadələşdirilmiş, öz oxu ətrafında fırlanma istiqaməti) dəyişdirən fərqli bir lazer dəsti istifadə edilmişdir.

Soyudulmuş həcmdəki bəzi atomlar normal fırlanmaya davam etdiyindən, digərləri isə əksinə bir fırlanma aldığından, onların bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsi qeyri-adi bir xarakter aldı. Normal davranışda, toqquşan rubidium atomları müxtəlif istiqamətlərdə uçur. Mərkəzi atomlar həddindən artıq olanları xaricə itələyərək, onları qüvvənin tətbiqi istiqamətində (birinci atomun hərəkət vektoru) sürətləndirərdi. Spinlərdə uyğunsuzluq səbəbindən praktikada kelvinin kiçik fraksiyalarına qədər soyudulmuş rubidium atomları toqquşmadan sonra bir-birindən ayrılmadı, ilkin həcmdə bir kub millimetrin mində birinə bərabər qaldı. Kənardan baxanda görünməz divara dəyən kimi görünürdü.

Fərqli spinləri olan bir qrup atom üçün çox uzaq bir bənzətmə, öz oxu ətrafında müxtəlif istiqamətlərdə fırlanmadan əvvəl ilkin olaraq yan zərbə ilə burulmuş iki və ya daha çox futbol topunun toqquşmasıdır. Aydındır ki, toqquşmadan sonra onların hərəkət istiqamətləri və sürətləri adi toplar üçün eyni nəticələrdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənəcək. Amma bu o demək deyil ki, toplar fiziki kütlələrini dəyişiblər. Yalnız onların bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsinin xarakteri dəyişdi. Həmçinin təcrübədə atomların kütləsi mənfi olmadı. Qravitasiya sahəsində onlar hələ də aşağı enəcəkdilər. Həqiqətən dəyişən yalnız digər oxşar atomlarla toqquşmadan sonra hərəkət etdikləri yerdə idi, lakin öz oxu ətrafında digər istiqamətdə "fırlanır".

Təcrübədə rubidium atomlarının davranışı fizikada mənfi təsirli kütlənin tərifinə uyğundur. O, məsələn, kristal qəfəsdə elektronun davranışını təsvir etmək üçün istifadə olunur. Onun üçün formal kütlə kristalın oxlarına nisbətən hərəkət istiqamətindən asılıdır. Bir istiqamətdə hərəkət edərək, bir dispersiya (səpələnmə), digərində - digərini göstərəcəkdir. Effektiv kütlə anlayışı onlar üçün ona görə təqdim edildi ki, əks halda onların səpilmələrini düsturlarla təsvir edərkən kütlə enerjidən asılı olmağa başlayacaqdı ki, bu da hesablamalar üçün çox da əlverişli deyil. Mənfi təsirli kütlənin nümunəsi, müasir elektronikanın hər bir istifadəçisinin qarşılaşmalı olduğu yarımkeçiricilərdəki deliklərin davranışıdır.

Əksər KİV-lər, o cümlədən Rusiya mətbuatı eksperimenti mənfi kütləli maddə yaratmaq kimi şərh edirdi. Teorik olaraq, oxşar xassələri olan maddə soxulcan dəliklərini işlək vəziyyətdə saxlamaq üçün istifadə oluna bilər ki, bu da kosmosda və zamanda sıfıra yaxın vaxtda uzun məsafələrə səyahət etməyə imkan verir. Belə bir maddənin, eləcə də qurd dəliklərinin yaradılmasının praktiki imkanı hələ sübut edilməmişdir. Mümkün olsa belə, bəşəriyyətin müasir texniki imkanları ilə onu əldə etmək real deyil.

Ponkrat BORISOV, mühəndis Mənfi Kütlə: Sonsuzluğa pulsuz uçuş

Redaktor seçimi

Ponkrat BORISOV, mühəndis
Mənfi Kütlə: Sonsuzluğa pulsuz uçuş