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

BELGRADE, SERBIA - MAY 27: Leonardo (C) of Partizan celebrate with the fans after the final match of Serbian Cup between Fc Partizan and Fc Crvena Zvezda on May 27, 2017 in Belgrade, Serbia. (Photo by Srdjan Stevanovic/Getty Images)
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.