Tudomány

Laboratóriumban állítottak elő negatív tömegű szuperfolyadékot

24.hu
24.hu

2017. 04. 19. 15:39

Kutatók egy csapata negatív tömegű szuperfolyadékot hozott létre: mikor az anyagot jobbról nyomták meg, balra mozdult el - és fordítva.
Korábban a témában:

Bár a negatív tömeg elsőre igen bizarrnak tűnhet, a tudomány valójában egy ideje ismeri már a jelenséget. Eddig azonban nem sikerült laboratóriumi körülmények közt egyértelműen demonstrálni.

Az új folyadék egy úgynevezett Bose-Einstein kondenzátum, tehát az egyes atomjai egyetlen nagyobb objektumként mozognak.

Michael Forbes, a Washington Állami Egyetem szakértője és az új tanulmány vezető szerzője szerint a felfedezéssel az ultrahideg neutroncsillagok belsejében zajló folyamatokat is könnyebb lesz majd megérteni, mivel ezen égitestek is szuperfolyadékként viselkednek.

Newton második törvénye, azaz a dinamika törvénye, az egyik első dolog, amit a középiskolások fizikából megtanulnak. Az axióma dióhéjban: ha az ember megnyom egy tárgyat, és nincs más erő, ami akadályozná a mozgást, a test a tolás irányával ellentétes irányban mozdul el.

A szakértők azonban egy ideje sejtik, hogy lehetnek olyan körülmények, melyek közt a gyorsulás ellentétes irányú lesz.

Ezek a negatív tömegű állapotok különböző helyzetekben merülhetnek fel

– állapította meg Forbes. A szakértő hozzátette, a tudomány mai állása szerint az űrben például nem fordulhat elő negatív tömeg.

Arra ugyanakkor vannak bizonyítékok, hogy a jelenség spontán megmutatkozhat olyan környezetben, ahol a fény nemlineáris, speciális elektromos tulajdonságokkal rendelkező környezetben, illetve bizonyos típusú kristályokban halad keresztül. Efféle környezetekben azonban nem túl könnyű pontos méréseket végezni, sőt, mai technológiánkkal egyenesen lehetetlen.

A neuroncsillagok megértésében is segíthet

Physical Review Letters-ben megjelent új tanulmányban Forbes kollégáival azt írja le, sikerült megszüntetni a negatív tömeg körüli bizonytalanságot. A csapat tagjai rubídiumatomokat hűtöttek le közel abszolút nulla fokra. A részecskéket eközben egy apró, vízszintes csőben nyomták össze.

Ilyen körülmények közt az atomok annyira lelassultak, hogy inkább egy nagyobb hullámként, semmint több, különálló részecskeként kezdetek el viselkedni.

A kutatók ezután lézert irányítottak az atomokra, hogy megmozgassák az anyagot. Miután a szakértők kinyitották a csövet, észrevették, hogy a lézer nem az elvárható irányba, azaz a cső vége felé terelte a részecskéket, hanem épp a másik oldalra.

Úgy tűnhet, hogy ez ellent mond a fizika törvényeinek, valójában azonban szó sincs erről. Mivel a rendszerben a negatív tömegű anyag tehetetlenségi tömeg volt – tehát azt szabta meg, hogy a tárgy az erő hatására miként gyorsuljon – a kísérlet annyit jelent, hogy bizonyos körülmények közt az egyenletben a tömeg értéke negatív.

A rendszer energiája és gravitációs vonzása változatlan maradt, így Newton törvénye sem sérült.

A Bose-Einstein kondenzátum gravitációja tehát továbbra is pozitív volt, így az anyagon belüli atomok ugyanúgy összetartottak. Ugyanakkor, ha a tesztet egy függőleges csőben hajtották volna végre, a rubídiumfelhő lefelé indult volna meg, és egész másként viselkedett volna.

Az új felfedezés elsősorban az elméleti fizikusok számára lehet fontos, de az eredményekkel a neutroncsillagok belsejében zajló folyamatok is érthetőbbé válhatnak. A fermionokkal töltött hideg lítiumatomok például hasonló energetikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az égitestek, így az efféle anyagokkal modellezhetővé válhatnak a nehezen vizsgálható csillagok.

(Kiemelt képünkön ampullában tárolt rubídium látható.)

(Live Science)

vissza a címlapra

Kommentek

Legfrissebb videó mutasd mind

Budapest, 2017. április 9.
Rendőrök és tiltakozók a Parlament előtti Kossuth Lajos téren 2017. április 9-én. Az Oktatási szabadságot csoport Szabad ország, szabad CEU, szabad gondolat! címmel meghirdetett demonstrációja után többen a Parlament előtt maradtak. A demonstráción a nemzeti felsőoktatásról szóló törvény április 4-i módosítása ellen tiltakoztak, amely szerintük ellehetetleníti a Közép-európai Egyetem (CEU) magyarországi működését. Ezért arra kérik Áder János köztársasági elnököt, hogy ne írja alá az elfogadott törvényt.
MTI Fotó: Balogh Zoltán
Nézd meg a legfrissebb cikkeinket a címlapon!
24-logo

Engedélyezi, hogy a 24.hu értesítéseket
küldjön Önnek a kiemelt hírekről?
Az értesítések bármikor kikapcsolhatók
a böngésző beállításaiban.