नकारात्मक वस्तुमानाच्या गुणधर्मांसह एक पदार्थ तयार केला गेला आहे. शास्त्रज्ञांनी नकारात्मक प्रभावी वस्तुमान असलेल्या पदार्थाचे प्रात्यक्षिक केले आहे

1280 x 800 रिझोल्यूशनवर पाहण्याची शिफारस केली जाते

"तंत्र-युवा", 1990, क्रमांक 10, पी. 16-18.

इगोर स्टेपकिन यांनी स्कॅन केले

ठळक गृहितकांचे ट्रिब्यून

पोंकरत बोरीसोव्ह, अभियंता
नकारात्मक वस्तुमान: अनंतासाठी विनामूल्य उड्डाण

या विषयावरील लेख 30 वर्षांहून अधिक काळ परदेशी आणि सोव्हिएत भौतिकशास्त्र जर्नल्समध्ये वेळोवेळी दिसत आहेत. परंतु विलक्षण गोष्ट म्हणजे, त्यांनी अजूनही लोकप्रियकर्त्यांचे लक्ष वेधून घेतलेले दिसत नाही. परंतु नकारात्मक वस्तुमानाची समस्या, आणि अगदी काटेकोरपणे वैज्ञानिक सेटिंगमध्ये, आधुनिक भौतिकशास्त्र आणि विज्ञान कथा लेखकांच्या विरोधाभासाच्या प्रेमींसाठी एक उत्कृष्ट भेट आहे. परंतु विशेष साहित्याचा गुणधर्म असा आहे: त्यातील एक संवेदना अनेक दशके लपलेली राहू शकते ...

तर, आम्ही पदार्थाच्या काल्पनिक स्वरूपाबद्दल बोलत आहोत, ज्याचे वस्तुमान नेहमीच्या चिन्हाच्या विरुद्ध आहे. प्रश्न लगेच उद्भवतो: याचा अर्थ काय आहे? आणि हे लगेच स्पष्ट होते: नकारात्मक वस्तुमानाची संकल्पना योग्यरित्या परिभाषित करणे इतके सोपे नाही.

निःसंशयपणे, त्यात गुरुत्वाकर्षण प्रतिकर्षणाचा गुणधर्म असणे आवश्यक आहे. परंतु असे दिसून आले की हे एकटे पुरेसे नाही. आधुनिक भौतिकशास्त्रात, चार प्रकारचे वस्तुमान काटेकोरपणे वेगळे केले जातात:

गुरुत्वाकर्षण सक्रिय - जे आकर्षित करते (जर ते नक्कीच सकारात्मक असेल);

गुरुत्वाकर्षण निष्क्रिय - जे आकर्षित होते;

अक्रिय, जो लागू केलेल्या शक्तीच्या (a \u003d F / m) कृती अंतर्गत विशिष्ट प्रवेग प्राप्त करतो;

शेवटी, आइन्स्टाईनचे विश्रांती वस्तुमान, जे शरीराची एकूण ऊर्जा (E = mC 2) सेट करते.

सामान्यतः स्वीकृत सिद्धांतांच्या चौकटीत, ते सर्व परिमाणात समान आहेत. परंतु त्यांच्यात फरक करणे आवश्यक आहे आणि नकारात्मक वस्तुमान निश्चित करण्याचा प्रयत्न करताना हे स्पष्ट होते. वस्तुस्थिती अशी आहे की जर त्याचे चारही प्रकार नकारात्मक झाले तरच ते नेहमीच्या विरूद्ध असेल.

या दृष्टिकोनावर आधारित, 1957 मध्ये प्रकाशित झालेल्या या विषयावरील पहिल्याच लेखात, इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ X. बॉन्डीने कठोर पुराव्यांद्वारे "वजा वस्तुमान" चे मूलभूत गुणधर्म निश्चित केले.

येथे त्यांची पुनरावृत्ती करणे फार कठीण नाही, कारण ते केवळ न्यूटोनियन यांत्रिकींवर आधारित आहेत. परंतु यामुळे आमची कहाणी गोंधळात पडेल आणि नंतर बरीच भौतिक आणि गणिती "सूक्ष्मता" आहेत. म्हणूनच, थेट परिणामांकडे जाऊया, विशेषत: ते अगदी स्पष्ट असल्याने.

प्रथम, "वजा पदार्थ" गुरुत्वाकर्षणाने इतर कोणत्याही शरीरास मागे टाकले पाहिजे, म्हणजे केवळ नकारात्मकच नाही तर सकारात्मक वस्तुमानाने देखील (जबकि सामान्य पदार्थ, त्याउलट, नेहमी दोन्ही प्रकारच्या पदार्थांना आकर्षित करते). पुढे, कोणत्याही शक्तीच्या कृती अंतर्गत, जडत्वाच्या बलापर्यंत, ते या बलाच्या वेक्टरच्या विरुद्ध दिशेने फिरले पाहिजे. आणि शेवटी, त्याची एकूण आईन्स्टाईन ऊर्जा देखील नकारात्मक असणे आवश्यक आहे.

म्हणून, तसे, यावर जोर देणे आवश्यक आहे की आपले आश्चर्यकारक पदार्थ प्रतिपदार्थ नाही, ज्याचे वस्तुमान अद्याप सकारात्मक मानले जाते. उदाहरणार्थ, आधुनिक संकल्पनांनुसार, अँटीमेटरचा "पृथ्वीविरोधी" सूर्याभोवती आपल्या गृह ग्रहासारख्याच कक्षेत फिरेल.

हे सर्व जवळजवळ स्पष्ट आहे. पण नंतर अविश्वसनीय सुरू होते.

तेच गुरुत्वाकर्षण घेऊ. जर दोन सामान्य शरीरे एकमेकांना आकर्षित करतात आणि त्यांच्या जवळ येतात आणि दोन अँटीमास एकमेकांना मागे टाकतात आणि विखुरतात, तर वेगवेगळ्या चिन्हांच्या वस्तुमानांच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या दरम्यान काय होते?

हे सर्वात सोपा केस असू द्या: नकारात्मक वस्तुमान असलेल्या पदार्थापासून बनविलेले शरीर (चला एक बॉल म्हणू) -M वस्तूच्या मागे आहे (याला "रॉकेट" म्हणू - आता आपण का ते शोधू) समान सकारात्मक सह वस्तुमान + एम. हे स्पष्ट आहे की बॉलचे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र रॉकेटला मागे टाकते, तर ते स्वतः बॉलला आकर्षित करते. परंतु येथून पुढे येते (हे पुन्हा काटेकोरपणे सिद्ध झाले आहे) की संपूर्ण यंत्रणा दोन वस्तुमानांच्या केंद्रांना जोडणाऱ्या एका सरळ रेषेने पुढे जाईल, त्यांच्यातील गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादाच्या सामर्थ्याच्या प्रमाणात स्थिर प्रवेग असेल!

अर्थात, पहिल्या दृष्टीक्षेपात, उत्स्फूर्त, कारणहीन गतीचे हे चित्र फक्त एकच गोष्ट “सिद्ध” करते: आम्ही अगदी सुरुवातीपासूनच व्याख्येमध्ये श्रेय दिलेल्या गुणधर्मांसह अँटीमास अस्तित्वात असू शकत नाही. अखेरीस, आम्हाला असे दिसते की, सर्वात अपरिवर्तनीय कायद्यांचे संपूर्ण उल्लंघन मिळाले आहे.

बरं, संवेगाच्या संवर्धनाच्या कायद्याचे, उदाहरणार्थ, येथे पूर्णपणे उघडपणे उल्लंघन केले जात नाही का? दोन्ही शरीरे, कोणत्याही कारणाशिवाय, एकाच दिशेने धावतात, तर काहीही उलट दिशेने हलत नाही. पण लक्षात ठेवा की वस्तुमानांपैकी एक नकारात्मक आहे! परंतु याचा अर्थ असा की त्याच्या गतीकडे, वेगाची पर्वा न करता, एक वजा चिन्ह आहे: (-M)V, आणि नंतर दोन-शरीर प्रणालीचा एकूण संवेग अजूनही शून्य आहे!

प्रणालीच्या एकूण गतीज उर्जेसाठीही हेच खरे आहे. शरीर विश्रांती घेत असताना, ते शून्य असते. परंतु ते कितीही वेगाने फिरले तरीही काहीही बदलत नाही: बॉलचे नकारात्मक वस्तुमान, संपूर्ण सूत्र (-M)V 2/2 नुसार, नकारात्मक गतिज ऊर्जा जमा करते, जी बॉलच्या सकारात्मक उर्जेच्या वाढीची तंतोतंत भरपाई करते. रॉकेट

जर हे सर्व हास्यास्पद वाटत असेल, तर कदाचित आपण "पाचर घालून पाचर घालून घट्ट बसवणे" करू - चला एका मूर्खपणाची दुसर्‍याशी पुष्टी करण्याचा प्रयत्न करूया? सहाव्या इयत्तेपासून, आम्हाला माहित आहे की समान बिंदू वस्तुमानांचे केंद्र (सकारात्मक, अर्थातच) त्यांच्या दरम्यान मध्यभागी आहे. तर - तुम्हाला खालील आउटपुट कसे आवडेल? भिन्न चिन्हाच्या समान बिंदूच्या वस्तुमानाचे केंद्र त्यांच्यामधून जाणार्‍या एका सरळ रेषेवर असले तरी आत नसून त्यांना जोडणार्‍या खंडाच्या बाहेर ±Ґ या बिंदूवर आहे?!

बरं, ते सोपं आहे का?

तसे, हा निष्कर्ष आधीच अगदी प्राथमिक आहे, आणि प्रत्येकजण इच्छित असल्यास, त्याच सहाव्या इयत्तेच्या स्तरावर भौतिकशास्त्राचे मालक असल्यास त्याची पुनरावृत्ती करू शकतो.

जो कोणी एका शब्दावर विश्वास ठेवत नाही आणि सर्व गणना बरोबर असल्याची खात्री करू इच्छितो तो या विषयावरील नवीनतम प्रकाशनांपैकी एकाचा संदर्भ घेऊ शकतो - अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ आर. फॉरवर्ड यांचा लेख "रॉकेट इंजिन ऑन नकारात्मक वस्तुमान पदार्थ", मध्ये प्रकाशित. 1990 साठी अनुवादित जर्नल "एरोस्पेस टेक्नॉलॉजी" क्रमांक 4.

परंतु, कदाचित, अत्याधुनिक वाचकाला असे वाटते की कोणतीही गणना न करताही त्याला "लिंडेन" कोठे घसरले हे समजले? खरंच: या सर्व मोहक युक्तिवादांमध्ये, प्रश्न शांत केला जातो: इतका अद्भुत वस्तुमान कोठून आला? शेवटी, त्याचे मूळ काहीही असो, त्याला “अर्क”, “उत्पादन” किंवा म्हणा, ते कृतीच्या ठिकाणी वितरीत करण्यासाठी उर्जा लागेल, याचा अर्थ ...

अरेरे, अत्याधुनिक वाचक! उर्जा, नक्कीच, आवश्यक असेल, परंतु पुन्हा नकारात्मक. काहीही केले जाऊ शकत नाही: शरीराच्या एकूण ऊर्जेसाठी आईनस्टाईनच्या सूत्रात E = Ms 2, आपल्या अद्भुत वस्तुमानात समान वजा चिन्ह आहे. याचा अर्थ असा की भिन्न चिन्हांच्या समान वस्तुमान असलेल्या शरीराच्या जोडीच्या "उत्पादनासाठी" शून्य एकूण ऊर्जा आवश्यक असेल. हेच डिलिव्हरी आणि इतर कोणत्याही हाताळणीवर लागू होते.

नाही - हे सर्व परिणाम कितीही विरोधाभासी असले तरी, कठोर निष्कर्ष असे सांगतात की अँटीमासची उपस्थिती केवळ न्यूटोनियन यांत्रिकीच नाही तर सापेक्षतेच्या सामान्य सिद्धांताचाही विरोध करत नाही. त्याच्या अस्तित्वावर कोणतेही तार्किक प्रतिबंध शोधणे शक्य नव्हते.

बरं - जर सिद्धांत "परवानगी देतो", तर चला विचार करूया, उदाहरणार्थ - प्लस आणि वजा वस्तुमान असलेल्या पदार्थाच्या दोन समान कणांच्या भौतिक संपर्कात काय होऊ शकते? "सामान्य" प्रतिपदार्थासह, सर्व काही स्पष्ट आहे: दोन्ही शरीराच्या एकूण उर्जेच्या मुक्ततेसह उच्चाटन होईल. परंतु जर दोन समान वस्तुमानांपैकी एक ऋण असेल तर त्यांची एकूण ऊर्जा, जसे आपण समजले आहे, शून्य आहे. परंतु प्रत्यक्षात त्यांचे काय होईल - हा आधीच एक प्रश्न आहे जो सिद्धांताच्या पलीकडे जातो.

अशा घटनेचा परिणाम केवळ प्रायोगिकरित्या ओळखला जाऊ शकतो. त्याची "गणना" करणे अशक्य आहे - शेवटी, आम्हाला नकारात्मक वस्तुमानाच्या "कृतीची यंत्रणा", त्याची "अंतर्गत रचना" (जसे की, सामान्य वस्तुमानाबद्दलही हे माहित नाही) याबद्दल काहीही माहिती नाही. ). सैद्धांतिकदृष्ट्या, एक गोष्ट स्पष्ट आहे: कोणत्याही परिस्थितीत, सिस्टमची एकूण ऊर्जा शून्य राहील. आम्हांला फक्त हायपोथेसिस मांडण्याचा अधिकार आहे, जसे की फॉरवर्ड करतो. त्याच्या गृहीतकानुसार, येथे शारीरिक परस्परसंवादामुळे उच्चाटन होत नाही, तर तथाकथित "शून्यीकरण" होते, म्हणजेच कणांचे "शांत" परस्पर उच्चाटन होते, ऊर्जा सोडल्याशिवाय त्यांचे अदृश्य होते.

परंतु, आम्ही पुनरावृत्ती करतो, केवळ एक प्रयोग या गृहितकाची पुष्टी किंवा खंडन करू शकतो.

त्याच कारणांमुळे, नकारात्मक वस्तुमान कसे "बनवावे" याबद्दल आम्हाला काहीही माहित नाही (शक्य असल्यास). सिद्धांत फक्त असे सांगते की विरुद्ध चिन्हाचे दोन समान वस्तुमान, तत्त्वतः, कोणत्याही ऊर्जा खर्चाशिवाय उद्भवू शकतात. आणि अशी शरीराची जोडी दिसताच, ते एका सरळ रेषेत अनंताकडे उडते, वेगवान होते ...

आर. फॉरवर्डने त्याच्या लेखात आधीच एक नकारात्मक वस्तुमान इंजिन "डिझाइन" केले आहे जे आपण सेट केलेल्या कोणत्याही प्रवेगवर आपल्याला विश्वाच्या कोणत्याही बिंदूवर घेऊन जाऊ शकते. असे दिसून आले की यासाठी जे काही आवश्यक आहे ते आहे ... चांगल्या स्प्रिंग्सची जोडी (लवचिक शक्तींद्वारे नेहमीच्या "वजा-वस्तुमान" चे सर्व परस्परसंवाद, अर्थातच, तपशीलवार देखील मोजले जातात).

तर, रॉकेटच्या वस्तुमानाच्या बरोबरीचे आमचे अद्भुत वस्तुमान त्याच्या "इंजिन कंपार्टमेंट" च्या मध्यभागी ठेवूया. जर तुम्हाला पुढे उडण्याची गरज असेल तर, स्प्रिंगला मागील भिंतीवरून ताणून घ्या आणि त्याचे नकारात्मक वस्तुमान शरीर हुक करा. ताबडतोब, त्याच्या "विकृत" जडत्व गुणधर्मांमुळे, ते जेथे खेचले जात आहे तेथे घाई करणार नाही, परंतु स्प्रिंग टेंशनच्या बलाच्या प्रमाणात प्रवेगसह रॉकेटला बरोबर विरुद्ध दिशेने ड्रॅग करेल.

प्रवेग थांबविण्यासाठी, स्प्रिंग अनहुक करणे पुरेसे आहे. आणि जहाजाचा वेग कमी करण्यासाठी आणि थांबविण्यासाठी, आपल्याला इंजिनच्या डब्याच्या पुढील भिंतीशी जोडलेला दुसरा स्प्रिंग वापरण्याची आवश्यकता आहे.

आणि तरीही "फ्री इंजिन" चे आंशिक खंडन आहे! खरे आहे, हे पूर्णपणे अनपेक्षित बाजूने येते. पण शेवटी त्याबद्दल अधिक.

यादरम्यान, अशा ठिकाणांचा शोध घेऊया जिथे मोठ्या प्रमाणात नकारात्मक वस्तुमान असू शकते. अशी ठिकाणे ब्रह्मांडातील आकाशगंगांच्या वितरणाच्या मोठ्या प्रमाणावरील त्रिमितीय नकाशांवर आढळलेल्या विशाल व्हॉईड्सद्वारे सुचविल्या जातात - स्वतःमध्ये सर्वात मनोरंजक असलेल्या घटना. अंजीर पासून पाहिले जाऊ शकते. 2, या पोकळ्यांचे परिमाण, ज्यांना फक्त "फुगे" देखील म्हणतात, सुमारे 100 दशलक्ष प्रकाशवर्षे आहेत (तर आपल्या आकाशगंगेची परिमाणे सुमारे 0.06 दशलक्ष प्रकाशवर्षे आहेत). अशा प्रकारे, सर्वात मोठ्या प्रमाणावर, विश्वाची "फेसयुक्त" रचना आहे.

मोठ्या संख्येने आकाशगंगांच्या क्लस्टरद्वारे बुडबुड्यांच्या सीमा स्पष्टपणे चिन्हांकित केल्या जातात. आत व्यावहारिकदृष्ट्या कोणतेही फुगे नाहीत आणि जर ते तेथे सापडले तर या अतिशय असामान्य वस्तू आहेत. ते शक्तिशाली उच्च-फ्रिक्वेंसी रेडिएशनच्या स्पेक्ट्राद्वारे दर्शविले जातात. आता असे मानले जाते की बुडबुड्यांमध्ये "अयशस्वी" आकाशगंगा किंवा सामान्य हायड्रोजनचे वायू ढग असतात.

परंतु विश्वाची "फेसयुक्त" रचना ही नकारात्मक आणि सकारात्मक वस्तुमानाच्या समान संख्येच्या कणांपासून तयार झाल्याचा परिणाम आहे असे मानणे शक्य आहे का? तसे, अशा स्पष्टीकरणातून एक अतिशय आकर्षक परिणाम होतो: विश्वाचे एकूण वस्तुमान नेहमीच शून्यासारखे होते आणि राहिले आहे. मग बुडबुडे वजा वस्तुमानासाठी नैसर्गिक ठिकाणे आहेत, ज्याचे कण एकमेकांपासून शक्य तितक्या दूर पसरतात. आणि सकारात्मक वस्तुमान बुडबुड्यांच्या पृष्ठभागावर ढकलले जाते, जेथे गुरुत्वाकर्षण शक्तींच्या प्रभावाखाली ते आकाशगंगा आणि तारे बनवतात. येथे आपण ए.ए. बारानोव यांचा लेख आठवू शकतो, जो 1971 मध्ये इझ्वेस्टिया वुझोव्ह जर्नलच्या क्रमांक 11 मध्ये परत आला होता. भौतिकशास्त्र". हे दोन्ही चिन्हांचे वस्तुमान असलेल्या कणांसह विश्वाच्या वैश्विक मॉडेलचा विचार करते. या मॉडेलचा वापर करून, लेखक कॉस्मॉलॉजिकल कॉन्स्टंट आणि हबल रेडशिफ्टचे प्रायोगिक अंदाज, तसेच आकाशगंगांमध्ये परस्परसंवादात आढळलेल्या काही विसंगत घटनांचे स्पष्टीकरण देतात.

मोठ्या प्रमाणातील नकारात्मक वस्तुमानाचे आणखी एक संभाव्य लक्षण म्हणजे विश्वाच्या मोठ्या आकाराच्या संरचनेत अतिशय वेगवान "प्रवाह" असणे. अशा प्रकारे, पार्श्वभूमी किरणोत्सर्गाच्या विश्रांतीच्या पार्श्वभूमीच्या तुलनेत आपली दीर्घिका असलेले सुपरक्लस्टर 600 किमी/से वेगाने "वाहते". असा वेग थंड गडद पदार्थापासून आकाशगंगांच्या निर्मितीच्या सिद्धांताच्या चौकटीत बसत नाही. आर. फॉरवर्ड ने नकारात्मक वस्तुमान असलेल्या बुडबुड्यांमधून सुपरक्लस्टर्सचे एकत्रित प्रतिकर्षण लक्षात घेऊन ही घटना स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न करण्याचा प्रस्ताव दिला आहे.

तर, नकारात्मक गोष्टी फक्त विखुरल्या जाऊ शकतात. परंतु हे असे दिसून आले की चर्चा झालेल्या अनेक निष्कर्षांचे हे आंशिक खंडन आहे. शेवटी, पदार्थाच्या कणांच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रतिकर्षणाचा गुणधर्म, त्यांचे स्वरूप काहीही असो, अपरिहार्यपणे हे कण गुरुत्वाकर्षण शक्तींच्या प्रभावाखाली एकत्र येऊ शकत नाहीत. शिवाय, कोणत्याही शक्तीच्या प्रभावाखाली नकारात्मक वस्तुमानाचा कण या शक्तीच्या वेक्टरच्या विरुद्ध दिशेने फिरत असल्याने, सामान्य आंतरपरमाणू परस्परसंवाद अशा कणांना "सामान्य" शरीरात बांधू शकत नाहीत.

परंतु आम्ही आशा करतो की या सर्व युक्तिवादातून वाचकांना आनंद मिळाला आहे ...

स्पेसटाइम मध्ये काल्पनिक वर्महोल

सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रामध्ये, ही एका काल्पनिक पदार्थाची संकल्पना आहे ज्याचे वस्तुमान सामान्य पदार्थाच्या विरुद्ध आहे (जसे विद्युत शुल्क सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकते). उदाहरणार्थ, -2 किलो. असा पदार्थ, जर तो अस्तित्वात असेल तर, एक किंवा अधिक खंडित होईल आणि काही विचित्र गुणधर्म प्रदर्शित करेल. काही सट्टा सिद्धांतांनुसार, नकारात्मक वस्तुमान असलेल्या पदार्थाचा उपयोग अवकाश-काळामध्ये (वर्महोल्स) तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

संपूर्ण काल्पनिक वाटेल, परंतु आता वॉशिंग्टन विद्यापीठ, वॉशिंग्टन विद्यापीठ, OIST विद्यापीठ (ओकिनावा, जपान) आणि शांघाय विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञांचा एक गट काल्पनिक नकारात्मक वस्तुमानाच्या काही गुणधर्मांचे प्रदर्शन करत आहे. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही हा पदार्थ ढकलला तर तो शक्तीच्या वापराच्या दिशेने नाही तर उलट दिशेने वेग वाढवेल. म्हणजेच ते विरुद्ध दिशेने वेग वाढवते.

नकारात्मक वस्तुमानाच्या गुणधर्मांसह एक पदार्थ तयार करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी रुबिडियम अणूंना जवळजवळ पूर्ण शून्यावर थंड करून बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट तयार केले. या अवस्थेत, कण अत्यंत मंद गतीने हलतात आणि क्वांटम प्रभाव मॅक्रोस्कोपिक स्तरावर प्रकट होऊ लागतात. म्हणजेच क्वांटम मेकॅनिक्सच्या तत्त्वांनुसार, कण लहरीसारखे वागू लागतात. उदाहरणार्थ, ते एकमेकांशी सिंक्रोनाइझ करतात आणि घर्षणाशिवाय केशिकामधून वाहतात, म्हणजेच ऊर्जा न गमावता - तथाकथित अतिप्रवाहाचा प्रभाव.

वॉशिंग्टन युनिव्हर्सिटीच्या प्रयोगशाळेत, 0.001 mm³ पेक्षा कमी व्हॉल्यूममध्ये बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेटच्या निर्मितीसाठी परिस्थिती निर्माण केली गेली. लेसरद्वारे कणांची गती कमी केली गेली आणि त्यातील सर्वात ऊर्जावान व्हॉल्यूम सोडण्याची प्रतीक्षा केली, ज्यामुळे सामग्री आणखी थंड झाली. या टप्प्यावर, सुपरक्रिटिकल द्रवपदार्थ अजूनही सकारात्मक वस्तुमान आहे. जहाजात गळती झाल्यास, रुबिडियमचे अणू वेगवेगळ्या दिशेने विखुरतील, कारण मध्यवर्ती अणू टोकाच्या अणूंना बाहेरच्या दिशेने ढकलतील आणि बल लागू करण्याच्या दिशेने ते वेगवान होतील.

नकारात्मक प्रभावी वस्तुमान तयार करण्यासाठी, भौतिकशास्त्रज्ञांनी लेसरचा एक वेगळा संच वापरला ज्याने काही अणूंचे स्पिन बदलले. सिम्युलेशनच्या अंदाजानुसार, जहाजाच्या काही भागात, कणांनी नकारात्मक वस्तुमान प्राप्त केले पाहिजे. सिम्युलेशनमध्ये (खालच्या आकृतीमध्ये) वेळेचे कार्य म्हणून पदार्थाच्या घनतेमध्ये तीक्ष्ण वाढ हे स्पष्टपणे दिसून येते.

आकृती 1. बोस-आइन्स्टाईन कंडेन्सेटचा विविध संयोजित बल गुणांकांसह अॅनिसोट्रॉपिक विस्तार. प्रयोगाचे वास्तविक परिणाम लाल रंगात आहेत, सिम्युलेशनमधील भविष्यवाणीचे परिणाम काळ्या रंगात आहेत

खालचा आकृती आकृती 1 च्या तळाशी असलेल्या मधल्या फ्रेमचा एक मोठा केलेला विभाग आहे.

खालचा आकृती ज्या प्रदेशात डायनॅमिक अस्थिरता प्रथम दिसली त्या प्रदेशातील एकूण घनता विरुद्ध वेळेचे 1D सिम्युलेशन दाखवते. ठिपके असलेल्या रेषा अणूंचे तीन गट वेगासह वेगळे करतात

अर्धवट क्षणी

प्रभावी वस्तुमान कुठे आहे

नकारात्मक (वरची ओळ) होऊ लागते. किमान नकारात्मक प्रभावी वस्तुमानाचा बिंदू (मध्यम) दर्शविला जातो आणि बिंदू जेथे वस्तुमान सकारात्मक मूल्यांकडे परत येतो (खालची रेषा). लाल ठिपके नकारात्मक प्रभावी वस्तुमानाच्या प्रदेशात स्थानिक अर्ध-वेग असलेली ठिकाणे दर्शवतात.

आलेखांची अगदी पहिली पंक्ती दर्शवते की भौतिकशास्त्राच्या प्रयोगादरम्यान, पदार्थ नक्कल केल्याप्रमाणे वागले, जे नकारात्मक प्रभावी वस्तुमान असलेल्या कणांच्या देखाव्याचा अंदाज लावते.

बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेटमध्ये, कण लहरीसारखे वागतात आणि त्यामुळे सकारात्मक प्रभावी वस्तुमानाच्या सामान्य कणांपेक्षा वेगळ्या दिशेने प्रसार करतात.

निष्पक्षतेने, असे म्हटले पाहिजे की भौतिकशास्त्रज्ञांनी प्रयोगांदरम्यान वारंवार रेकॉर्ड केले, परंतु त्या प्रयोगांचा वेगवेगळ्या प्रकारे अर्थ लावला जाऊ शकतो. आता अनिश्चितता मोठ्या प्रमाणात दूर झाली आहे.

जर्नलमध्ये 10 एप्रिल 2017 रोजीचा वैज्ञानिक लेख भौतिक पुनरावलोकन पत्रे(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, सदस्यत्वानुसार उपलब्ध). 13 डिसेंबर 2016 रोजी जर्नलमध्ये सबमिट करण्यापूर्वी लेखाची प्रत arXiv.org (arXiv:1612.04055) वर विनामूल्य उपलब्ध आहे.

वॉशिंग्टन विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञांनी नकारात्मक वस्तुमान असलेले द्रव तयार केले आहे. यास पुश करा, आणि जगातील सर्व भौतिक वस्तूंप्रमाणे ज्याची आपल्याला माहिती आहे, ती पुशच्या दिशेने वेगवान होत नाही. ती उलट दिशेने वेग वाढवेल. ही घटना प्रयोगशाळेत क्वचितच तयार केली जाते आणि कॉसमॉसबद्दल काही अधिक क्लिष्ट संकल्पनांचा शोध घेण्यासाठी त्याचा वापर केला जाऊ शकतो, असे वॉशिंग्टन विद्यापीठातील सहयोगी प्राध्यापक, भौतिकशास्त्रज्ञ आणि खगोलशास्त्रज्ञ मायकेल फोर्ब्स म्हणतात. हा अभ्यास फिजिकल रिव्ह्यू लेटर्समध्ये दिसून आला.

काल्पनिकदृष्ट्या, पदार्थाचे वस्तुमान ऋणात्मक असू शकते त्याच अर्थाने विद्युत शुल्क नकारात्मक आणि सकारात्मक दोन्ही असू शकते. लोक क्वचितच याबद्दल विचार करतात आणि आपले दैनंदिन जग आयझॅक न्यूटनच्या गतीच्या दुसर्‍या नियमाचे केवळ सकारात्मक पैलू दर्शविते, त्यानुसार शरीरावर कार्य करणारी शक्ती शरीराच्या वस्तुमानाच्या उत्पादनाच्या समान असते आणि या शक्तीने दिलेला प्रवेग. , किंवा F = ma.

दुसऱ्या शब्दांत, जर तुम्ही एखादी वस्तू ढकलली तर ती तुमच्या ढकलण्याच्या दिशेने वेगवान होईल. वस्तुमान त्याला बलाच्या दिशेने गती देईल.

"आम्हाला या स्थितीची सवय झाली आहे," फोर्ब्स एका आश्चर्याची अपेक्षा करत म्हणतो. "नकारात्मक वस्तुमानाने, जर तुम्ही काहीतरी ढकलले तर ते तुमच्या दिशेने वेगवान होईल."

नकारात्मक वस्तुमानासाठी अटी

सहकाऱ्यांसोबत, त्याने रुबिडियम अणूंना जवळजवळ पूर्ण शून्य स्थितीत थंड करून नकारात्मक वस्तुमानासाठी परिस्थिती निर्माण केली आणि त्याद्वारे बोस-आईन्स्टाईन कंडेन्सेट तयार केले. सत्येंद्रनाथ बोस आणि अल्बर्ट आइनस्टाईन यांनी भाकीत केलेल्या या अवस्थेत कण अतिशय हळू हलतात आणि क्वांटम मेकॅनिक्सच्या तत्त्वांचे पालन करून लाटांसारखे वागतात. ते देखील समक्रमित करतात आणि उर्जेची हानी न करता वाहणार्‍या सुपरफ्लुइडच्या रूपात एकसंधपणे हलतात.

वॉशिंग्टन विद्यापीठातील भौतिकशास्त्र आणि खगोलशास्त्राचे प्राध्यापक पीटर एंगेल्स यांच्या नेतृत्वाखाली, वेबस्टर हॉलच्या सहाव्या मजल्यावरील शास्त्रज्ञांनी कण कमी करण्यासाठी लेझर वापरून, त्यांना थंड बनवून आणि गरम, उच्च-ऊर्जेचे कण बाहेर पडू देऊन या परिस्थिती निर्माण केल्या. स्टीम, सामग्री आणखी थंड करणे.

लेझरने अणूंना शंभर मायक्रॉनपेक्षा कमी आकाराच्या वाडग्यात असल्यासारखे पकडले. या टप्प्यावर, सुपरफ्लुइड रुबिडियममध्ये नेहमीचे वस्तुमान होते. वाडगा फुटल्याने रुबिडियम बाहेर पडू शकला, मध्यभागी रुबिडियम बाहेरच्या बाजूने जबरदस्तीने वाढला.

नकारात्मक वस्तुमान तयार करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी लेसरचा दुसरा संच वापरला ज्याने अणूंना पुढे आणि मागे ढकलले आणि त्यांची फिरकी बदलली. आता, जेव्हा रुबिडियम पुरेसा वेगाने संपतो, तेव्हा ते नकारात्मक वस्तुमान असल्यासारखे वागते. फोर्ब्स म्हणतो, "त्याला धक्का द्या आणि तो उलट दिशेने वेग वाढवेल." "हे रुबिडियम एखाद्या अदृश्य भिंतीवर आदळल्यासारखे आहे."

प्रमुख दोष दूर करणे

वॉशिंग्टन विद्यापीठाच्या शास्त्रज्ञांनी वापरलेल्या पद्धतीमुळे नकारात्मक वस्तुमान समजून घेण्याच्या पूर्वीच्या प्रयत्नांमध्ये आढळलेल्या काही प्रमुख त्रुटी टाळल्या.

फोर्ब्स म्हणतो, "आम्ही पहिली गोष्ट लक्षात घेतली की इतर कोणत्याही गुंतागुंतीशिवाय या नकारात्मक वस्तुमानाच्या स्वरूपावर आमचे घट्ट नियंत्रण आहे." त्यांचा अभ्यास स्पष्ट करतो, आधीच नकारात्मक वस्तुमानाच्या स्थितीपासून, इतर प्रणालींमध्ये समान वर्तन. वाढीव नियंत्रणामुळे संशोधकांना खगोलभौतिकशास्त्रातील तत्सम भौतिकशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी, उदाहरणे म्हणून न्यूट्रॉन तारे आणि कृष्णविवर आणि गडद ऊर्जा यांसारख्या वैश्विक घटनांचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोगांची रचना करण्यासाठी एक नवीन साधन मिळते, जेथे प्रयोग करणे शक्य नसते.

स्पेसटाइम मध्ये काल्पनिक वर्महोल

खालचा आकृती ज्या प्रदेशात डायनॅमिक अस्थिरता प्रथम दिसली त्या प्रदेशातील एकूण घनता विरुद्ध वेळेचे 1D सिम्युलेशन दाखवते. ठिपके असलेल्या रेषा अणूंचे तीन गट अर्ध-वेगात वेगासह विभक्त करतात, जेथे प्रभावी वस्तुमान ऋण (वरची रेषा) होऊ लागते. किमान नकारात्मक प्रभावी वस्तुमानाचा बिंदू (मध्यम) दर्शविला जातो आणि बिंदू जेथे वस्तुमान सकारात्मक मूल्यांकडे परत येतो (खालची रेषा). लाल ठिपके नकारात्मक प्रभावी वस्तुमानाच्या प्रदेशात स्थानिक अर्ध-वेग असलेली ठिकाणे दर्शवतात.

निष्पक्षतेने, असे म्हटले पाहिजे की वारंवार, भौतिकशास्त्रज्ञांनी प्रयोगांदरम्यान नकारात्मक वस्तुमानाचे गुणधर्म प्रकट केल्यावर परिणाम नोंदवले, परंतु त्या प्रयोगांचा वेगवेगळ्या प्रकारे अर्थ लावला जाऊ शकतो. आता अनिश्चितता मोठ्या प्रमाणात दूर झाली आहे.

जर्नलमध्ये 10 एप्रिल 2017 रोजी प्रकाशित झालेला वैज्ञानिक लेख भौतिक पुनरावलोकन पत्रे(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, सदस्यत्वानुसार उपलब्ध). जर्नलमध्ये सबमिट करण्यापूर्वी लेखाची एक प्रत 13 डिसेंबर 2016 रोजी arXiv.org (arXiv:1612.04055) वर सार्वजनिक डोमेनमध्ये ठेवण्यात आली होती.

ब्रिटीश खगोलभौतिकशास्त्रज्ञ जेमी फार्नेस यांनी एक कॉस्मॉलॉजिकल मॉडेल प्रस्तावित केले आहे ज्यामध्ये विश्वाच्या संपूर्ण उत्क्रांतीमध्ये नकारात्मक वस्तुमान स्थिर दराने तयार केले जाते. हे मॉडेल पदार्थाच्या स्वरूपाच्या सामान्यतः स्वीकारल्या जाणार्‍या दृष्टिकोनाचे विरोधाभास करते, तथापि, ते बहुतेक प्रभावांचे स्पष्टीकरण देते जे सामान्यत: गडद पदार्थ आणि गडद उर्जा, विशेषतः, विश्वाचा विस्तार, मोठ्या प्रमाणात रचना तयार करतात. ब्रह्मांड आणि आकाशगंगेचे प्रभामंडल, आकाशगंगांचे परिभ्रमण वक्र आणि कॉस्मिक मायक्रोवेव्ह पार्श्वभूमी रेडिएशनचे निरीक्षण केलेले स्पेक्ट्रम. मध्ये प्रकाशित लेख खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र, कामाची प्रीप्रिंट arXiv.org वर उपलब्ध आहे.

सध्या, बहुतेक विश्वशास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की विश्वाच्या उत्क्रांतीचे वर्णन ΛCDM मॉडेलद्वारे केले जाते. या मॉडेलनुसार, विश्वाच्या वस्तुमानांपैकी सुमारे 70 टक्के वस्तुमान गडद ऊर्जा आहे, 25 टक्के थंड गडद पदार्थ आहे (म्हणजेच, ज्याचे कण हळूहळू हलतात), आणि उर्वरित फक्त 5 टक्के बॅरिओनिक पदार्थ आपल्याला परिचित आहेत. पार्श्वभूमी रेडिएशन पॅटर्नमधील हार्मोनिक्सचे विश्लेषण करून वैज्ञानिकांनी हे गुणोत्तर निश्चित केले आहेत. बोरिस स्टर्नच्या WMAP आणि प्लँक उपग्रहांबद्दलच्या लेखांमध्ये आपण विश्वाची "रचना" मोजण्याबद्दल अधिक वाचू शकता, ज्याने या कामात मुख्य योगदान दिले.

दुर्दैवाने, शास्त्रज्ञांना गडद पदार्थ आणि गडद ऊर्जा काय आहे याची कमी समज आहे. अनेक सैद्धांतिक मॉडेल्स (उदाहरणार्थ, SUSY) द्वारे भाकीत केलेल्या गडद पदार्थाच्या कणांच्या शोधावरील कोणत्याही अति-अचूक प्रयोगांना सकारात्मक परिणाम मिळालेला नाही. सध्या, 6 ते 200 मेगाइलेक्ट्रॉनव्होल्ट्सच्या वस्तुमानासह सामान्य कण आणि "गडद" कणांसाठी विखुरणारा क्रॉस सेक्शन 10 −47 चौरस सेंटीमीटरच्या क्रमाने आहे, जो या वस्तुमान श्रेणीतील कणांना व्यावहारिकरित्या वगळतो आणि भौतिकशास्त्रज्ञांना पर्यायी सिद्धांत विकसित करण्यास भाग पाडतो. तथापि, गडद पदार्थ अजूनही गुरुत्वाकर्षणाच्या परस्परसंवादाद्वारे स्वतःला प्रकट करतो, आकाशगंगांच्या रोटेशन वक्र आणि चित्रात बदल करतो आणि म्हणूनच या गृहितकाचे शास्त्रज्ञ.

गडद ऊर्जा आणखी वाईट आहे. सीएमबीच्या विश्लेषणाकडे दुर्लक्ष करून, त्याच्या अस्तित्वाची थेट पुष्टी करणारे एकमेव निरीक्षण म्हणजे विश्वाचा प्रवेगक विस्तार, ज्याद्वारे मोजला जातो (अप्रत्यक्षपणे, गडद ऊर्जा निरीक्षण करण्यायोग्य विश्वातील रासायनिक घटकांच्या गुणोत्तराने पुष्टी केली जाते). शिवाय, पृथ्वीवर गडद ऊर्जा काय आहे याबद्दल भौतिकशास्त्रज्ञांना कमी समज आहे. मूलभूत पातळी . नक्कीच, गुणात्मकमध्ये कॉस्मॉलॉजिकल कॉन्स्टंट (लॅम्बडा टर्म) वापरून त्याचे वर्णन केले जाऊ शकते, परंतु ही पद्धत नवीन ज्ञान प्रदान करत नाही आणि एखाद्याला हे स्थापित करण्याची परवानगी देत नाही की त्यात काय समाविष्ट आहेगडद ऊर्जा. आईन्स्टाईनने नकारात्मक वस्तुमान असलेल्या कणांच्या संदर्भात अशा जोडांचे स्पष्टीकरण दिले - या दृष्टिकोनात, गतीची समीकरणे इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या समीकरणांप्रमाणे सममितीय बनतात आणि लॅम्बडा संज्ञा एकीकरण स्थिरांक म्हणून दिसते, ज्यामध्ये भौतिक अर्थ नसतो.

ऋण वस्तुमान असलेले पदार्थ म्हणजे बलाच्या विरुद्ध दिशेने वेग वाढवणारा पदार्थ. नकारात्मक वस्तुमान असलेला कण सकारात्मक आणि नकारात्मक वस्तुमान असलेल्या कणांना मागे टाकतो, तर "सकारात्मक" कण "नकारात्मक" कणांना आकर्षित करतो. दुर्दैवाने, ΛCDM मॉडेलच्या चौकटीत, गडद उर्जेचे वर्णन करण्याचा हा मार्ग स्पष्टपणे अपयशी ठरतो. वस्तुस्थिती अशी आहे की विश्वाच्या विस्तारादरम्यान, विविध घटकांची घनता वेगवेगळ्या नियमांनुसार बदलते: शीत पदार्थाची घनता कमी होते, तर गडद ऊर्जेची घनता स्थिर राहते. म्हणून, नकारात्मक वस्तुमान आणि गडद उर्जेसह पदार्थ ओळखणे अशक्य आहे.

नकारात्मक वस्तुमानासह कणांचा परस्परसंवाद: काळा बाण बल दर्शवतात, लाल बाण प्रवेग दर्शवतात

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

सकारात्मक आणि नकारात्मक वस्तुमानासह कणांचा परस्परसंवाद: काळा बाण शक्ती दर्शवतात, लाल बाण प्रवेग दर्शवतात

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

सकारात्मक वस्तुमानासह कणांचा परस्परसंवाद: काळा बाण बल दर्शवतात, लाल बाण प्रवेग दर्शवतात

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

तथापि, खगोलभौतिकशास्त्रज्ञ जेमी फार्नेस यांनी दावा केला आहे की ते आइन्स्टाईनच्या कल्पनेला निरीक्षण डेटाशी जोडण्यात सक्षम होते. हे करण्यासाठी, त्याने नकारात्मक वस्तुमानाची कल्पना विश्वाच्या आकारमानात वस्तुमानाच्या निरंतर आणि एकसमान उत्पादनाबद्दल दुसर्‍या प्रतिस्पर्शी कल्पनेशी जोडली. ही कल्पना देखील नवीन पासून दूर आहे, मागील शतकाच्या 40 च्या दशकात ती प्रथम प्रस्तावित केली गेली होती.

सैद्धांतिकदृष्ट्या, अशा प्रक्रिया खरोखरच मजबूत गुरुत्वीय क्षेत्राच्या पार्श्वभूमीवर घडू शकतात (उदाहरणार्थ, मुळे). सकारात्मक जनसामान्यांसाठी मानक ऊर्जा-वेगवान टेन्सरमध्ये अशा जोडांचा विचार करून, भौतिकशास्त्रज्ञाने फ्रीडमन समीकरण लिहून सोडवले आणि नंतर या मॉडेलमध्ये विश्वाचा विस्तार कोणत्या कायद्यानुसार होतो याची गणना केली. शास्त्रज्ञांनी नेहमीच्या गडद पदार्थ आणि गडद उर्जेचे योगदान विचारात घेतले नाही. परिणामी, असे निष्पन्न झाले की जर ऋण वस्तुमान स्थिर गतीने Γ = −3 तयार केले तर ज्ञात नियमांचे पुनरुत्पादन केले जाते. एच, कुठे एचहबल स्थिरांक आहे. या प्रकरणात, विस्तारादरम्यान नकारात्मक वस्तुमान घनता स्थिर राहील, आणि ते वैश्विक स्थिरांक प्रभावीपणे मॉडेल करेल. या प्रकरणात, विस्तार दर आणि विश्वाचा जीवनकाळ ΛCDM मॉडेल प्रमाणेच आहे.

खगोलभौतिकशास्त्रज्ञाने नंतर मोजले की नकारात्मक वस्तुमान लहान स्केलवर कसे दिसेल. हे करण्यासाठी, त्याने त्याच्या मॉडेलच्या चौकटीत, सकारात्मक आणि नकारात्मक वस्तुमानाच्या मोठ्या संख्येने कणांच्या परस्परसंवादाचे मॉडेल केले. सर्व विद्यमान अॅस्ट्रोफिजिकल पॅकेजेस अशा असामान्य बदलांना विचारात घेत नसल्यामुळे, फार्नेसला स्वतःचा प्रोग्राम विकसित करावा लागला. गणना करताना कोणत्याही अंदाजे टाळण्यासाठी, संशोधकाने वेळेच्या प्रत्येक क्षणी प्रत्येक कणाचे निर्देशांक आणि वेग मोजले - यामुळे अंदाजांची विश्वासार्हता वाढवणे शक्य झाले, जरी संगणकीय संसाधनांवरील प्रोग्रामची मागणी वर्गानुसार वाढली. कणांची संख्या. विशेषतः, यामुळे, शास्त्रज्ञाला स्वतःला 50 हजार कणांच्या मॉडेलिंगपर्यंत मर्यादित करावे लागले.

विकसित प्रोग्रामचा वापर करून, फार्नेसने पारंपारिकपणे गडद पदार्थाचे अनेक प्रभाव पाहिले. प्रथम, त्याने नकारात्मक-वस्तुमान कणांच्या "समुद्रात" बुडलेल्या सकारात्मक-वस्तुमान कणांच्या दाट समूहाच्या उत्क्रांतीचे मॉडेल तयार केले. अशा प्रणालीने विश्वाच्या विस्ताराच्या शेवटच्या टप्प्यात आकाशगंगांच्या उत्क्रांतीचे गुणात्मक वर्णन केले पाहिजे, जेव्हा "नकारात्मक" कण "सकारात्मक" कणांवर लक्षणीयरित्या वर्चस्व गाजवतात. या समस्येमध्ये, शास्त्रज्ञाने "सकारात्मक" कणांची संख्या निवडली एन+= 5000, ऋण संख्या एन− = 45000. परिणामी, त्याला एक घनता वितरण प्राप्त झाले जे निरीक्षण डेटाशी सुसंगत आहे - आकाशगंगेच्या मध्यभागी जाताना कणांची घनता हळूहळू वाढते आणि बर्कर्ट प्रोफाइलशी एकरूप होते. हे ΛCDM मॉडेलमध्ये उद्भवणारी "cuspy halo समस्या" सोडवते.

नकारात्मक पदार्थाच्या "समुद्रात" बुडलेल्या सकारात्मक पदार्थाच्या "आकाशगंगा" ची उत्क्रांती

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

गॅलेक्सी मास प्रोफाइल फार्नेस (निळा) द्वारे मोजले गेले आणि सराव मध्ये पाहिले (गुलाबी ठिपके रेखा)

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

दुसरे म्हणजे, त्याच प्रारंभिक डेटासह, शास्त्रज्ञाने आकाशगंगेच्या रोटेशन वक्रची गणना केली आणि असे आढळले की ते निरीक्षण डेटाशी देखील चांगले जुळते. निव्वळ "सकारात्मक" कण असलेल्या मॉडेलमध्ये, आकाशगंगेच्या काठावरील पदार्थ मध्यभागीपेक्षा अधिक हळू हलतो, "नकारात्मक" कणांच्या प्राबल्य असलेल्या मॉडेलमध्ये, गती अंदाजे स्थिर असते.

नकारात्मक पदार्थाच्या "समुद्रात" (लाल) आणि "मुक्त" आकाशगंगा (काळा) मध्ये बुडलेल्या आकाशगंगेचे परिभ्रमण वक्र

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

तिसरे म्हणजे, फार्न्सने दाखवून दिले की विश्वाची एक तंतुयुक्त मोठ्या आकाराची रचना त्याच्या मॉडेलमध्ये नैसर्गिकरित्या उदयास येते: आकाशगंगा क्लस्टर्समध्ये, क्लस्टर्स सुपरक्लस्टरमध्ये आणि सुपरक्लस्टर्स चेन आणि भिंतींमध्ये एकत्रित होतात. हे करण्यासाठी, त्याने "सकारात्मक" आणि "नकारात्मक" कणांची समान संख्या असलेल्या प्रणालीच्या उत्क्रांतीची गणना केली. उपलब्ध संगणकीय शक्तीवरील मर्यादांमुळे, शास्त्रज्ञाने दोन्ही प्रकारच्या कणांची संख्या ठेवली एन + = एन− = 25000. मागील प्रकरणाप्रमाणे, "ऋण" कणांनी सामान्य पदार्थाच्या कणांना वेढले आणि एक प्रभामंडल तयार केला, परंतु यावेळी संशोधक मोठ्या स्केलवर नमुने शोधण्यात सक्षम होते जे निरीक्षण करण्यायोग्य विश्वाच्या संरचनेसारखे होते.

सिम्युलेशनच्या सुरुवातीला विश्वाची एकसंध रचना

जेमी फार्नेस / खगोलशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र

सरावासाठी नोंदणी करा. दुर्दैवाने, तो 50,000 कणांसह सिम्युलेशनमध्ये हा प्रभाव पाहू शकला नाही. तथापि, शास्त्रज्ञांना आशा आहे की दशलक्ष कणांसह मोठ्या सिम्युलेशनमध्ये अशा प्रक्रिया लक्षात घेतल्या जाऊ शकतात आणि असेही सूचित करतात की ते आम्हाला नवीन सिद्धांताची पुष्टी किंवा खोटेपणा करण्यास अनुमती देतील.

शेवटी, शास्त्रज्ञाने ΛCDM मॉडेलचे प्रस्तावित बदल प्रत्यक्षात पाहिलेले परिणाम - ब्रह्मांडाचा विस्तार, मानक मेणबत्त्या, अवशेष पार्श्वभूमी आणि आकाशगंगा क्लस्टर्सच्या विलीनीकरणाची निरीक्षणे किती विकृत करेल हे तपासले. या सर्व प्रकरणांमध्ये, खगोलभौतिकशास्त्रज्ञाला असे आढळून आले की त्याच्या गृहीतकाने निरीक्षण केलेल्या डेटाचा विरोध केला नाही. तथापि, बरेच प्रश्न अजूनही खुले आहेत - विशेषतः, अशा गृहितकाला मानक मॉडेलशी कसे जोडायचे हे स्पष्ट नाही (हिग्ज यंत्रणा नकारात्मक वस्तुमान निर्माण करू शकते का?), प्रायोगिकरित्या नकारात्मक वस्तुमानासह कण कसे नोंदवायचे आणि कसे "नकारात्मक" कण आणि सिद्धांत यांच्यातील विरोधाभास स्पष्ट करण्यासाठी. तथापि, या सर्व समस्या नवीन मॉडेलच्या चौकटीत सोडवल्या जाऊ शकतात असा शास्त्रज्ञांचा विश्वास आहे.

अशाप्रकारे, नकारात्मक वस्तुमानाचे सतत उत्पादन असलेले मॉडेल केवळ विश्वाच्या निरिक्षित विस्ताराचेच नव्हे, तर त्याच्या मोठ्या आकाराच्या संरचनेची निर्मिती, आकाशगंगांच्या भोवतालचे गडद पदार्थ आणि फिरणारे वक्र यांचेही स्पष्टीकरण देते - बहुतेक प्रभाव जे सहसा अंधाराचे श्रेय दिले जातात. ऊर्जा आणि गडद पदार्थ. विचित्रपणे, अशा अंतर्ज्ञानी अनैसर्गिकगृहीतक, जे पदार्थाच्या सामान्यतः स्वीकारल्या जाणार्‍या दृष्टिकोनाच्या विरुद्ध आहे, ते अगदीच आहे सुसंगतनिरीक्षण डेटासह. शिवाय, तिने त्यांना सोप्या पद्धतीने समजावून सांगण्याचा प्रस्ताव दिला आहे, ज्यामध्ये कमी घटकांचा समावेश आहे. लेखकाने स्वतः निष्कर्ष काढल्याप्रमाणे, "ही सूचना धर्मत्यागी आणि विधर्मी असली तरी, [पेपरने] सुचवले की या पॅरामीटर्सची नकारात्मक मूल्ये तत्त्वतः वैश्विक निरीक्षणांचे स्पष्टीकरण देऊ शकतात, ज्याचा नेहमीच सकारात्मक वस्तुमानाच्या वाजवी गृहीतकाने अर्थ लावला जातो."

कधीकधी भौतिकशास्त्रज्ञ सिद्धांत आणि प्रयोग यांच्यातील निरीक्षण विरोधाभास स्पष्ट करण्यासाठी असामान्य कल्पना घेऊन येतात. उदाहरणार्थ, गेल्या वर्षी नोव्हेंबरमध्ये, अमेरिकन सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ हूमन डेवोडिअसल यांनी एक नवीन शक्ती सादर केली जी अल्ट्रालाइट स्केलर कणाद्वारे वाहून नेली जाते आणि पृथ्वीवरून गडद पदार्थ दूर करते. हे गृहितक गडद पदार्थ शोधण्यासाठी सर्व स्थलीय प्रयोगांच्या अपयशाचे स्पष्टीकरण देते - जर अशी शक्ती खरोखर अस्तित्त्वात असेल तर, डिटेक्टर, तत्त्वतः, काहीही नोंदवू शकत नाहीत. दुर्दैवाने, हे विधान सद्यस्थितीसह सत्यापित करणे अशक्य आहे.

दिमित्री ट्रुनिन

पोंकरत बोरीसोव्ह, अभियंता नकारात्मक वस्तुमान: अनंतासाठी विनामूल्य उड्डाण

संपादकाची निवड

पोंकरत बोरीसोव्ह, अभियंता
नकारात्मक वस्तुमान: अनंतासाठी विनामूल्य उड्डाण