นักฟิสิกส์อ้างว่าสร้างสารที่มีมวลเป็นลบ สสารมืดและพลังงานมืดถูกแทนที่ด้วยมวลลบ

รูหนอนสมมุติในกาลอวกาศ

ในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน มีการสร้างเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของคอนเดนเสท Bose - Einstein ในปริมาณที่น้อยกว่า 0.001 mm³ อนุภาคถูกทำให้ช้าลงด้วยเลเซอร์และรอจนกว่าอนุภาคที่มีพลังมากที่สุดออกจากปริมาตร ซึ่งจะทำให้วัสดุเย็นลง ในขั้นตอนนี้ ของเหลววิกฤตยิ่งยวดยังคงมีมวลเป็นบวก หากความหนาแน่นของภาชนะแตก อะตอมของรูบิเดียมจะกระจายไปในทิศทางที่ต่างกัน เนื่องจากอะตอมตรงกลางจะผลักอะตอมที่อยู่ด้านนอกสุดออกไปด้านนอก และพวกมันก็จะเร่งไปตามทิศทางของแรงที่ใช้

ในการสร้างมวลผลเชิงลบ นักฟิสิกส์ใช้เลเซอร์ชุดอื่น ซึ่งเปลี่ยนการหมุนของอะตอมบางส่วน ตามที่การจำลองทำนายไว้ ในบางพื้นที่ของเรือ อนุภาคควรได้รับมวลลบ เห็นได้ชัดเจนจากการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความหนาแน่นของสสารในแง่ของเวลาในการจำลอง (ในแผนภาพด้านล่าง)

รูปที่ 1 การขยายตัวแบบแอนไอโซทรอปิกของ Bose - Einstein คอนเดนเสทที่มีค่าสัมประสิทธิ์การเกาะติดกันต่างกัน ผลลัพธ์ที่แท้จริงของการทดลองจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีแดง ผลลัพธ์ของการทำนายในการจำลอง - เป็นสีดำ

แผนภาพด้านล่างคือส่วนที่ขยายใหญ่ขึ้นของกรอบกลางในแถวล่างสุดของรูปที่ 1

กราฟด้านล่างแสดงการจำลองความหนาแน่นรวมแบบหนึ่งมิติโดยอิงจากฟังก์ชันของเวลาในภูมิภาคที่เกิดความไม่เสถียรแบบไดนามิกขึ้นเป็นครั้งแรก เส้นประแยกอะตอมสามกลุ่มด้วยความเร็ว ณ วินาทีกึ่งโมเมนต์ โดยที่มวลมีผลเริ่มกลายเป็นลบ (เส้นบน) แสดงเป็นจุดของมวลผลลบต่ำสุด (กลาง) และจุดที่มวลกลับสู่ค่าบวก (บรรทัดล่าง) จุดสีแดงระบุตำแหน่งที่ช่วงเวลาเสมือนท้องถิ่นอยู่ในขอบเขตของมวลผลลบ

แผนภาพแถวแรกสุดแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการทดลองทางกายภาพ สารมีพฤติกรรมตรงตามผลของการจำลอง ซึ่งทำนายลักษณะที่ปรากฏของอนุภาคที่มีมวลผลลบ

ในการควบแน่นของ Bose - Einstein อนุภาคจะมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น ดังนั้นจึงไม่แพร่กระจายไปในทิศทางที่อนุภาคปกติของมวลผลบวกควรแพร่กระจาย

เพื่อความเป็นธรรมต้องบอกว่านักฟิสิกส์ได้ลงทะเบียนซ้ำหลายครั้งในระหว่างการทดลองถึงผลลัพธ์เมื่อคุณสมบัติของสารที่มีมวลลบปรากฏออกมา แต่การทดลองเหล่านั้นสามารถตีความได้หลายวิธี ตอนนี้ ความไม่แน่นอนได้ถูกกำจัดไปอย่างมากแล้ว

บทความทางวิทยาศาสตร์ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 10 เมษายน 2017 ในวารสาร จดหมายทบทวนทางกายภาพ(ดอย: 10.1103 / PhysRevLett.118.155301 ใช้ได้โดยการสมัครสมาชิก) สำเนาบทความก่อนที่จะส่งไปยังวารสารถูกโพสต์เมื่อวันที่ 13 ธันวาคม 2016 ในสาธารณสมบัติที่ arXiv.org (arXiv: 1612.04055)

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันได้สร้างของเหลวที่มีมวลเป็นลบ ผลักมันและไม่เหมือนกับวัตถุทางกายภาพทั้งหมดในโลกที่เรารู้จัก มันจะไม่เร่งไปในทิศทางของการผลัก มันจะเร่งไปในทิศทางตรงกันข้าม ไมเคิล ฟอร์บส์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ นักฟิสิกส์ และนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าวว่าปรากฏการณ์นี้แทบไม่เกิดขึ้นในห้องทดลองและสามารถใช้เพื่อสำรวจแนวคิดที่ซับซ้อนมากขึ้นเกี่ยวกับอวกาศ การศึกษาปรากฏในจดหมายทบทวนทางกายภาพ

ตามสมมุติฐาน สสารสามารถมีมวลลบในลักษณะเดียวกับที่ประจุไฟฟ้าสามารถเป็นได้ทั้งค่าลบหรือค่าบวก ผู้คนไม่ค่อยคิดถึงเรื่องนี้ และโลกทุกวันของเราแสดงให้เห็นเพียงแง่บวกของกฎการเคลื่อนที่ที่สองของไอแซก นิวตัน ซึ่งแรงที่กระทำต่อร่างกายนั้นเท่ากับผลคูณของมวลร่างกายโดยความเร่งที่เกิดจากแรงนี้ หรือ F = หม่า

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าคุณผลักวัตถุ มันจะเร่งไปในทิศทางที่คุณผลัก มวลจะเร่งความเร็วไปในทิศทางของแรง

“เราคุ้นเคยกับสถานการณ์เช่นนี้” ฟอร์บส์กล่าวขณะเตรียมพบกับความประหลาดใจ "ด้วยมวลลบ ถ้าคุณดันบางอย่าง มันจะเร่งเข้าหาคุณ"

เงื่อนไขสำหรับมวลลบ

ร่วมกับเพื่อนร่วมงานของเขา เขาสร้างเงื่อนไขสำหรับมวลลบ ทำให้อะตอมของรูบิเดียมเย็นตัวลงจนอยู่ในสถานะเกือบศูนย์สัมบูรณ์ ดังนั้นจึงสร้างคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ ในสถานะนี้ตามที่ Schatiendranath Bose และ Albert Einstein ทำนายไว้ อนุภาคจะเคลื่อนที่ช้ามากและตามหลักการของกลศาสตร์ควอนตัมจะมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น พวกเขายังซิงโครไนซ์และเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กันในฐานะของไหลซุปเปอร์ฟลูอิดที่ไหลโดยไม่สูญเสียพลังงาน

ภายใต้การดูแลของ Peter Engels ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัย Washington นักวิทยาศาสตร์บนชั้น 6 ของ Webster Hall ได้สร้างเงื่อนไขนี้ขึ้นโดยใช้เลเซอร์เพื่อทำให้อนุภาคเคลื่อนที่ช้าลง ทำให้เย็นลง และปล่อยให้อนุภาคร้อนและพลังงานสูงหลบหนี เช่นไอน้ำทำให้วัสดุเย็นลง

เลเซอร์จับอะตอมราวกับว่าอยู่ในชามที่มีขนาดน้อยกว่าร้อยไมครอน ในขั้นตอนนี้ superfluid rubidium มีมวลปกติ การแตกของชามทำให้รูบิเดียมหนี ขยายตัวเมื่อรูบิเดียมที่อยู่ตรงกลางถูกผลักออกไปด้านนอก

เพื่อสร้างมวลลบ นักวิทยาศาสตร์ใช้เลเซอร์ชุดที่สองที่ผลักอะตอมกลับไปกลับมา ทำให้การหมุนของพวกมันเปลี่ยนไป เมื่อรูบิเดียมหมดเร็วพอ มันทำตัวเหมือนมีมวลเป็นลบ "ผลักมันแล้วเร่งไปในทิศทางตรงกันข้าม" ฟอร์บส์กล่าว "ราวกับว่ารูบิเดียมกระแทกกับกำแพงที่มองไม่เห็น"

ขจัดข้อบกพร่องที่สำคัญ

วิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ของ University of Washington ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่สำคัญบางอย่างที่พบในความพยายามครั้งก่อนเพื่อทำความเข้าใจมวลเชิงลบ

“สิ่งแรกที่เราตระหนักคือเราควบคุมธรรมชาติของมวลเชิงลบนี้ได้อย่างใกล้ชิดโดยไม่มีภาวะแทรกซ้อนอื่นใด” ฟอร์บส์กล่าว งานวิจัยของพวกเขาได้อธิบายพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกันในระบบอื่นจากมุมมองของมวลเชิงลบแล้ว การควบคุมที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้นักวิจัยมีเครื่องมือใหม่ในการออกแบบการทดลองเพื่อศึกษาฟิสิกส์ที่คล้ายคลึงกันในด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เช่น ดาวนิวตรอน และปรากฏการณ์ทางจักรวาลวิทยา เช่น หลุมดำและพลังงานมืด ซึ่งการทดลองเป็นไปไม่ได้เลย

นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกาอ้างว่าได้สร้างสารที่มีมวลเป็นลบในห้องปฏิบัติการ สารนี้เป็นของเหลวที่มีคุณสมบัติผิดปกติอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากคุณผลักของเหลวนี้ ของเหลวนั้นจะได้รับการเร่งความเร็วเป็นลบ นั่นคือ ถอยหลัง ไม่ใช่ไปข้างหน้า ความแปลกประหลาดนี้สามารถบอกนักวิทยาศาสตร์ได้มากมายเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในวัตถุที่แปลกประหลาด เช่น หลุมดำและดาวนิวตรอน
อย่างไรก็ตาม บางสิ่งอาจมีมวลเป็นลบ? เป็นไปได้ไหม?

ในทางทฤษฎี สสารสามารถมีมวลลบได้ในลักษณะเดียวกับที่ประจุไฟฟ้าสามารถมีค่าลบหรือค่าบวกได้

มันใช้งานได้บนกระดาษ แต่มีการถกเถียงกันอย่างดุเดือดในโลกของวิทยาศาสตร์ว่าข้อสันนิษฐานของการมีอยู่ของบางสิ่งที่มีมวลลบนั้นละเมิดกฎพื้นฐานของฟิสิกส์หรือไม่ สำหรับเรา คนธรรมดา แนวคิดนี้ดูยากเกินกว่าจะเข้าใจ

กฎข้อแตกต่างของการเคลื่อนที่เชิงกลหรือกฎข้อที่สองของนิวตันนั้นแสดงโดยสูตร A = F / M กล่าวคือ ความเร่งของวัตถุมีค่าเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อมวลวัตถุ หากคุณตั้งค่ามวลเป็นลบ ร่างกายก็จะได้รับการเร่งความเร็วเป็นลบตามหลักเหตุผล ลองนึกภาพว่าคุณตีลูกบอลและมันกลิ้งด้วยเท้าของคุณ

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ดูเหมือนแปลกสำหรับเราไม่จำเป็นต้องเป็นไปไม่ได้ และการฝึกฝนตามทฤษฎีข้างต้นก็พิสูจน์ได้เช่นเดียวกันว่ามวลเชิงลบสามารถมีอยู่ในจักรวาลของเราได้โดยไม่ละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ความปรารถนาที่จะเข้าใจทั้งหมดนี้ทำให้เกิดความพยายามอย่างแข็งขันโดยนักวิจัยเพื่อสร้างมวลเชิงลบขึ้นใหม่ในห้องปฏิบัติการดังที่เราเห็นแม้จะประสบความสำเร็จก็ตาม

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าวว่าพวกเขาสามารถได้รับของเหลวที่มีพฤติกรรมเหมือนกับร่างกายที่มีมวลเป็นลบ และในที่สุดการค้นพบของพวกเขาก็สามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาปรากฏการณ์ประหลาดในส่วนลึกของจักรวาลได้

ในการสร้างของเหลวที่แปลกประหลาดนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เลเซอร์เพื่อทำให้อะตอมของรูบิเดียมเย็นลงจนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์

ในสถานะนี้ อนุภาคจะเคลื่อนที่ช้าและผิดปกติอย่างไม่น่าเชื่อ ตามหลักการแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัมมากกว่าฟิสิกส์คลาสสิก กล่าวคือ พวกมันเริ่มทำตัวเหมือนคลื่น

อนุภาคยังซิงโครไนซ์และเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กันเพื่อสร้างสารซุปเปอร์ฟลูอิดที่สามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่สูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทาน
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างซุปเปอร์ฟลูอิดของเหลวที่อุณหภูมิต่ำ และวางไว้ในสนามรูปชามที่มีขนาดกว้างน้อยกว่า 100 ไมครอน

ตราบใดที่ซุปเปอร์สสารยังคงอยู่ในพื้นที่นี้ มันก็มีมวลปกติและค่อนข้างสอดคล้องกับแนวคิดของคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ จนกระทั่งเขาถูกบังคับให้ย้าย

การใช้เลเซอร์ชุดที่สอง นักวิทยาศาสตร์บังคับให้อะตอมเคลื่อนที่ไปมา อันเป็นผลมาจากการหมุนของพวกมันและรูบิเดียม ทะลุผ่านกำแพง "ชาม" และกระเด็นออกไปอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ราวกับว่ามันมีมวลเป็นลบ ตามที่นักวิทยาศาสตร์ ความประทับใจถูกสร้างขึ้นว่าของเหลวชนเข้ากับสิ่งกีดขวางที่มองไม่เห็นและผลักออกจากมัน

ดังนั้นนักวิจัยจึงยืนยันสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของมวลลบ แต่นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของเส้นทางเท่านั้น ยังคงจะเห็นได้ว่าพฤติกรรมในห้องปฏิบัติการของของเหลวสามารถทำซ้ำได้และเชื่อถือได้มากพอที่จะทดสอบสมมติฐานมวลเชิงลบบางส่วน ดังนั้นอย่ามีความสุขก่อนเวลาทีมอื่นต้องทำซ้ำผลด้วยตัวเอง

สิ่งหนึ่งที่แน่นอนคือ ฟิสิกส์เริ่มมีความน่าสนใจและคุ้มค่าที่จะสนใจมากขึ้น

1. เหตุใดเวลาจึงไหลไปข้างหน้าเท่านั้น นักฟิสิกส์อธิบายว่า "เวลาคือสิ่งที่ป้องกันทุกอย่างไม่ให้เกิดขึ้นพร้อมกัน" Ray Cummings เขียนในปี 1922 ในนิยายวิทยาศาสตร์ของเขา ...
2. Wormholes, Wormholes และ Time Travel รูหนอนเป็นเส้นทางทางทฤษฎีผ่านกาลอวกาศที่สามารถลดการเดินทางระยะไกลทั่วทั้งจักรวาลได้อย่างมากโดยการสร้างเส้นทางที่สั้นที่สุด ...

ขอแนะนำให้รับชมด้วยความละเอียด 1280 X 800

"เทคโนโลยีเพื่อเยาวชน", 1990, No. 10, p. 16-18.

ทริบูนสำหรับสมมติฐานที่เป็นตัวหนา

พลกัต บอริศอฟ วิศวกร
มวลลบ: บินฟรีสู่อนันต์

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน (สหรัฐอเมริกา) ได้บรรลุพฤติกรรมของสารที่มีมวลผลลบจากอะตอมของรูบิเดียม ซึ่งหมายความว่าอะตอมเหล่านี้ภายใต้อิทธิพลภายนอกไม่ได้บินไปทางเวกเตอร์ของอิทธิพลนี้ ภายใต้เงื่อนไขของการทดลอง พวกเขาทำตัวราวกับว่าพวกเขาชนเข้ากับกำแพงที่มองไม่เห็นทุกครั้งที่เข้าใกล้ขอบเขตของพื้นที่ที่มีปริมาตรเพียงเล็กน้อย ตีพิมพ์ที่สอดคล้องกันใน จดหมายทบทวนทางกายภาพสื่อตีความประสบการณ์นี้ผิดว่าเป็น "การสร้างสารที่มีมวลเป็นลบ" (ในทางทฤษฎี อนุญาตให้สร้างรูหนอนสำหรับการเดินทางในอวกาศทางไกล) ในความเป็นจริง การได้สารที่มีมวลเป็นลบ ถ้าเป็นไปได้ อยู่ไกลเกินกว่าวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่จะสามารถเข้าถึงได้

อะตอมของรูบิเดียมถูกบังคับให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับเวกเตอร์ของแรงที่ใช้กับพวกมัน สื่อเข้าใจผิดว่าเป็นการสร้างสารที่มี "มวลลบ"

ผู้เขียนงานทำให้อะตอมของรูบิเดียมช้าลงด้วยเลเซอร์ (ความเร็วของอนุภาคลดลงหมายถึงการระบายความร้อน) ในขั้นตอนที่สองของการทำความเย็น อะตอมที่มีพลังมากที่สุดจะปล่อยให้ปริมาตรเย็นลง สิ่งนี้ทำให้เขาเย็นลงยิ่งขึ้นไปอีก เช่นเดียวกับการระเหยของอะตอมของสารทำความเย็นทำให้เนื้อหาในตู้เย็นในครัวเรือนเย็นลง ในขั้นตอนที่สาม มีการใช้เลเซอร์อีกชุดหนึ่ง ซึ่งพัลส์ซึ่งเปลี่ยนการหมุน (ทำให้ง่ายขึ้น ทิศทางของการหมุนรอบแกนของมันเอง) ของส่วนหนึ่งของอะตอม

เนื่องจากอะตอมบางส่วนในปริมาตรที่เย็นลงยังคงมีการหมุนตามปกติ ในขณะที่บางอะตอมได้รับสิ่งที่ตรงกันข้าม ภายใต้พฤติกรรมปกติ อะตอมของรูบิเดียมที่ชนกันจะบินออกจากกันในทิศทางที่ต่างกัน อะตอมตรงกลางจะผลักตัวชั้นนอกออกไปด้านนอก เร่งให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางของการใช้แรง (เวกเตอร์ของการเคลื่อนที่ของอะตอมแรก) เนื่องจากความไม่ลงรอยกันในการหมุน ในทางปฏิบัติ อะตอมของรูบิเดียมถูกทำให้เย็นลงจนเหลือเศษส่วนของเคลวินไม่กระจายหลังจากการชนกัน เหลืออยู่ในปริมาตรเริ่มต้นเท่ากับประมาณหนึ่งในพันของลูกบาศก์มิลลิเมตร จากภายนอก ดูเหมือนว่าพวกเขากำลังชนเข้ากับกำแพงที่มองไม่เห็น

การเปรียบเทียบที่ห่างไกลกันมากสำหรับกลุ่มอะตอมที่มีการหมุนต่างกันคือการชนกันของลูกฟุตบอลตั้งแต่สองลูกขึ้นไป ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกบิดโดยผลกระทบด้านข้างเพื่อหมุนรอบแกนของพวกมันไปในทิศทางที่ต่างกัน เป็นที่ชัดเจนว่าทิศทางและความเร็วของการเคลื่อนที่หลังจากการกระแทกจะแตกต่างอย่างมากจากผลลัพธ์เดียวกันสำหรับลูกบอลธรรมดา แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าลูกบอลได้เปลี่ยนมวลกายของพวกมัน มีเพียงลักษณะของปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันเท่านั้นที่เปลี่ยนไป นอกจากนี้ ในการทดลอง มวลของอะตอมไม่เป็นลบ ในสนามโน้มถ่วงพวกเขายังคงลงไป สิ่งเดียวที่เปลี่ยนไปจริงๆ คือตำแหน่งที่พวกมันเคลื่อนที่หลังจากการชนกับอะตอมชนิดเดียวกันอื่น แต่ "หมุน" รอบแกนของพวกมันไปในอีกทิศทางหนึ่ง

วิธีที่อะตอมของรูบิเดียมมีพฤติกรรมในการทดลองนี้สอดคล้องกับคำจำกัดความของมวลผลเชิงลบในวิชาฟิสิกส์ ใช้ตัวอย่างเช่นเมื่ออธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในโครงผลึก สำหรับเขา มวลที่เป็นทางการนั้นขึ้นอยู่กับทิศทางของการเคลื่อนที่ที่สัมพันธ์กับแกนของผลึก เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวจะแสดงหนึ่งการกระจาย (กระจาย) ในอีกทางหนึ่ง - อื่น แนวคิดเรื่องมวลที่มีประสิทธิภาพถูกนำมาใช้สำหรับพวกเขา เพราะไม่เช่นนั้น เมื่ออธิบายการกระเจิงด้วยสูตร มวลจะเริ่มขึ้นอยู่กับพลังงาน ซึ่งไม่สะดวกนักสำหรับการคำนวณ ตัวอย่างของมวลผลเชิงลบคือพฤติกรรมของรูในเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งผู้ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทุกคนต้องเผชิญ

สื่อส่วนใหญ่รวมถึงสื่อรัสเซียตีความการทดลองว่าเป็นการสร้างสารที่มีมวลเป็นลบ ตามทฤษฎีแล้ว สสารที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันสามารถนำมาใช้เพื่อให้รูหนอนทำงานได้ดี ทำให้สามารถเดินทางในอวกาศและเวลาได้ทางไกลโดยใช้เวลาเกือบเป็นศูนย์ ความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติในการสร้างสารดังกล่าวรวมถึงตัวหนอนเองนั้นยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แม้ว่าจะเป็นไปได้ แต่การได้มาซึ่งความสามารถทางเทคนิคที่ทันสมัยของมนุษยชาตินั้นไม่สมจริง