Toinen "tieteellinen" sensaatio ulkomailta sai minut vapisemaan - se osoittautui niin typeräksi. Jotkut tutkijat sanoivat, että he pystyivät saavuttamaan "negatiivisen massan" vaikutuksen, ja verkkotoimittajat murskasivat tämän huhtikuun vitsin julkaisuille. Analysoidaan Ilja Khelin artikkeli hi-news.ru:sta tästä tapahtumasta.

Uutisissa kerrotaan, että Washingtonin yliopiston fyysikot ovat luoneet nesteen, jolla on negatiivinen massa. Fyysikot sanovat, että tämä on merkki tällaisesta massasta: "Työnnä sitä, ja toisin kuin kaikki tuntemamme fyysiset esineet maailmassa, se ei kiihdy työntösuuntaan. Hän kiihtyy sisään kääntöpuoli". Tämän totesi Michael Forbes, apulaisprofessori, fyysikko ja tähtitieteilijä Washingtonin yliopistosta, ja itse tutkimus julkaistiin Physical Review Lettersissa.

Lisäksi selitetään, että hypoteettisesti aineella voi väitetysti olla negatiivinen massa, he sanovat, samassa mielessä kuin sähkövaraus voi olla sekä negatiivinen että positiivinen. Ja fyysikot mainitsevat Isaac Newtonin "toisen lain" esimerkkinä tästä - kehoon vaikuttava voima on yhtä suuri kuin kehon massan ja tämän voiman aiheuttaman kiihtyvyyden tulo.

Lisäksi ilmeisesti Ilja Khel itse selittää tämän "lain": "Jos työnnät esinettä, se kiihtyy työntösi suuntaan. Massa kiihdyttää sitä voiman suuntaan." Ja Forbes väittää, että "olemme tottuneet tähän asioiden tilaan" ja lisää: "Negatiivinen massa, jos työnnät jotain, se kiihtyy sinua kohti."

Joten arvostetut yhdysvaltalaiset fyysikot tietävät vähän fysiikasta. Katsotaanpa heidän lausuntojaan. Ensinnäkin, maailmassa ei ole yhtään teosta, jossa massan fyysinen olemus paljastettaisiin. Toiseksi tälle fysikaaliselle suurelle ei ole olemassa yhtä määritelmää maailmassa. Eli kukaan maailmassa ei tiedä mitä massa on. Massan olemuksen määritelmän ja tunnistamisen etsiminen on yksi tärkeimmistä todellisia tehtäviä moderni fysiikka.

Miten fyysikot selviävät tästä tilanteesta? Ne saavat massan Newtonin toisesta laista, samasta, joka mainitaan artikkelissa. Nämä fyysikot eivät kuitenkaan ilmeisesti lukeneet Newtonin töitä. Ja hän esitteli TÄMÄN massan suhteellisuuskertoimena, ei fyysisenä suurena. Toisin sanoen Newtonin "toisesta laista" otetulla massalla ei voida suorittaa mitään operaatioita.

Nykyään massa tarkoittaa inertiaa - ja se vain estää kiihtymistä, eli artikkelin tekijöiden mukaan se käyttäytyy negatiivinen massa. Ja tämä virhe on seurausta siitä, että yhdysvaltalaiset fyysikot ovat ymmärtäneet massan fysikaalisen olemuksen väärin.

Nyt Newtonin "toisesta laista". Tämä ei ole laki. Tämä on tavallinen ilmaus uudelle fysikaaliselle suurelle, joka tässä lausekkeessa on merkitty kirjaimella "F" ja jota kutsutaan sanaksi "voima". Monet fyysiset suureet kirjoitetaan tällä tavalla, esimerkiksi l \u003d vt (polku on yhtä suuri kuin tuote nopeus kertaa aika), tai S = ab (pinta-ala on yhtä suuri kuin pituuden ja leveyden tulo) jne.

Itse asiassa se ei ole. Vaikka Newtonin "lakeja" noudatettaisiin, on niistä selvää, että massa synnyttää painovoiman keskusvoiman, eli massalla on keskipakoisominaisuuksia, joissa on vain 0 ja ääretön. Ei hyviä tai huonoja puolia. Siksi fysiikka tuli kauan sitten johtopäätökseen: massa voi olla joko nolla tai sillä voi olla positiivinen arvo.

Selitän nyt mikä massa on. Työskentelee yhtenäinen teoria alalla, onnistuin edistymään tähän suuntaan. Massa on monimutkainen. fyysinen määrä, joka sisältää: 1) hiukkasten lukumäärän "rungossa", 2) niiden liikkeen, 3) liikeradan geometrian, 4) todennäköisyyden löytää hiukkasia yhdestä tai toisesta tämän lentoradan paikasta. Ja mikä tärkeintä, yhdellä keholla on ääretön määrä massoja. Tämä kiinteistö löydettiin 1800-luvulla kuuluisa fyysikko Mach, mutta sitten hän ei osannut selittää sitä.

Siksi massaan voimalla vaikuttaessa ei voi arvioida tämän massan merkkiä sen liikesuunnan perusteella. Annan sinulle esimerkin. Jos otamme pyörivän kappaleen - yläosan - ja kohdistamme siihen voiman, niin kappale liikkuu kohtisuoraan kohdistettua voimaa vastaan. Ja tämä gyroskoopin ominaisuus opetetaan fysiikassa koulussa. Se on negatiivinen massa sinulle! USA:n fyysikot eivät yksinkertaisesti menneet 8. luokalle.

Lisäksi he itse kuvailevat kokeiluaan, jonka he suorittivat pyörivällä kappaleella. Näin kuvataan "nerojen" työtä: "Hän loi kollegoidensa kanssa olosuhteet negatiiviselle massalle jäähdyttäen rubidiumatomit lähes tilaan absoluuttinen nolla ja muodostaa siten Bose-Einstein-kondensaatin. Tässä Shatyendranath Bosen ja Albert Einsteinin ennustamassa tilassa hiukkaset liikkuvat hyvin hitaasti ja noudattaen periaatteita. kvanttimekaniikka käyttäytyä kuin aallot. Ne myös synkronoituvat ja liikkuvat yhdessä supernesteenä, joka virtaa ilman energiahävikkiä."

Älä kiinnitä huomiota pelottavia sanoja kondensaattityyppi. Katso asiaan. täällä taas kohtalokas virhe. Kirjoittaja kertoo matala lämpötila hiukkasten nopeudella ne sanovat, että ne liikkuvat hitaasti.

Mutta lämpötila ei ole hiukkasten liikkeen nopeus virrassa, vaan osan liikenopeus siihen nähden kohtisuorassa suunnassa! Esimerkiksi jos neste virtaa yhdensuuntaisesti seinän kanssa, se ei kohdista siihen painetta. Paine on seurausta kohtisuorasta iskun vaikutuksesta suonen seinämään. Tämän rakettimoottorien laitoksen instituutin opettajat välittivät meille täydellisesti. Niissä virtausnopeus on tärkein indikaattori, jonka kanssa he työskentelevät.

Siksi alhainen lämpötila on laminaari virtaus, ja korkean lämpötilan - myrskyisä. Tässä ei ole kondensoitumisen kanssa mitään tekemistä.

Lisäksi: ”Washingtonin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professorin Peter Engelsin johdolla Webster Hallin kuudennen kerroksen tutkijat loivat nämä olosuhteet hidastamalla hiukkasia laserilla, tehden niistä viileämpiä ja sallimalla kuumia, korkeaenergiaisia ​​hiukkasia. poistumaan kuin höyry, jäähdyttäen materiaalia edelleen.

Tässä kuvataan tarkasti, että laserit lyövät pois hiukkaset, joilla on liiallinen poikittaisgradientti.

Lisäksi: "Laserit vangisivat atomit ikään kuin ne olisivat alle sadan mikronin kokoisessa kulhossa. Tässä vaiheessa supernesteisellä rubidiumilla oli tavallinen massa. Kulhon repeämä mahdollisti rubidiumin karkaamisen ja laajenee, kun keskellä oleva rubidium pakotettiin ulos."

Yleiskielelle käännettynä tämä tarkoittaa, että rubidiumatomit sijoitettiin lasereiden luomaan interferenssirakenteeseen. Tällä rakenteella on monimutkainen nopeuksien geometria itsessään. Tässä on mahdotonta puhua yhdestä suunnasta.

Lisäksi: "Negatiivisen massan luomiseksi tutkijat käyttivät toista lasersarjaa, joka työnsi atomeja edestakaisin ja muutti niiden spiniä. Nyt kun rubidium loppuu tarpeeksi nopeasti, se käyttäytyy kuin sillä olisi negatiivinen massa. "Paina sitä ja se kiihtyy käänteinen suunta", Forbes sanoo. "Se on kuin rubidium osuisi näkymättömään seinään."

Tässä kohtaukseen astuu toinen fyysinen määrä - spin. Työstäessäni kirjaa "Tyhjiö: käsite, rakenne, ominaisuudet" minun piti neuvotella yhden johtavista fysiikan osastoista spinistä. fyysiset laitokset maat. Laitoksen johtaja kertoi minulle näin: "Olen opiskellut spiniä yli kaksikymmentä vuotta, kirjoitin siitä väitöskirjani ja väitöskirjani, minua parempia asiantuntijoita ei ole, mutta en osaa selittää mitä spin on."

Ja hän on oikeassa. Ei ole selvää käsitystä siitä, mitä spin on. Siksi on mahdotonta muuttaa tarkoituksella jotain, jonka luonnetta ei ymmärrä. Esimerkki: kukaan ei osaa marsilaisten kieltä, joten kukaan ei voi muuttaa osaa tämän kielen sanoista.

Minun tulkinnassani spin on osoitus järjestelmän palaamisesta alkuperäiseen tilaan: kuinka monen murtoliikkeen jälkeen järjestelmä menee tilaan, jota ei voi erottaa edellisestä. Esimerkiksi tavallinen liikenneympyrä 1 ympyrä - tämä on spin yhtä kuin 1. Möbius-nauhassa spin on 2 - sinun on liikuttava peräkkäin nauhan molemmilla puolilla. Sinin ja kosinin spin on ½.

Siellä on paljon erilaisia ​​vaihtoehtoja, mutta pyöritystä on mahdotonta muuttaa edestakaisin työntämällä. Spin muuttuu vain muuttamalla sen tilan geometriaa, jonka läpi liike suoritetaan (Möbius-nauha), tai käyttämällä erilaista liikettä kuvaavaa algoritmia (sini, kosini).

AT vielä kerran USA:n fyysikot jäädyttivät tyhmyyden. Syynä on se, että he sitoutuivat ratkaisemaan ongelmia ymmärtämättä alkuperäisten määräysten ydintä. Ja toimittajat murskasivat tämän "sensaation" kuin torajyvä.

6,4k 0 5 0

AT moderni fysiikka massa ymmärretään erilaisia ​​ominaisuuksia fyysinen esine:

• Inertiamassa luonnehtii kappaleiden inertian mittaa ja esiintyy Newtonin toisessa laissa. Jos mielivaltainen voima sisään inertiajärjestelmä laskeminen tasaisesti nopeuttaa eri alkua liikkumattomat ruumiit, niin näille kappaleille määritetään sama inertiamassa.
• Gravitaatiomassa osoittaa voiman, jolla keho on vuorovaikutuksessa ulkoisen kanssa gravitaatiokentät- itse asiassa tämä massa on perusta massan mittaamiseen punnitsemalla nykyaikaisessa metrologiassa ja minkä gravitaatiokentän tämä kappale itse luo (aktiivinen gravitaatiomassa) - tämä massa esiintyy yleisen painovoiman laissa.
• Lepomassa asettaa kehon kokonaisenergian Einsteinin lain mukaan.

Einsteinin ekvivalenssiperiaate sanoo, että inertiamassan on oltava yhtä suuri kuin passiivinen gravitaatiomassa, ja liikemäärän säilymislaki edellyttää, että aktiivinen ja passiivinen gravitaatiomassa ovat yhtä suuret. Kaikki kokeellisia todisteita päällä Tämä hetki osoittavat, että ne ovat itse asiassa aina samat. Kun tarkastellaan hypoteettisia hiukkasia, joilla on negatiivinen massa, on tärkeää arvata, mikä näistä massateorioista on virheellinen. Useimmissa tapauksissa negatiivista massaa analysoitaessa oletetaan kuitenkin, että ekvivalenssiperiaate ja liikemäärän säilymislaki ovat edelleen voimassa.

Vuonna 1957 Herman Bondy ehdotti artikkelissa Reviews of Modern Physics, että massa voisi olla joko positiivinen tai negatiivinen. Hän osoitti, että tämä ei johda loogiseen ristiriitaan, jos kaikki kolme massatyyppiä ovat myös negatiivisia, mutta jo negatiivisen massan olemassaolon hyväksyminen aiheuttaa ei-intuitiivisia liiketyyppejä.

Newtonin toisesta laista voidaan nähdä, että kappale, jolla on negatiivinen inertiamassa, kiihtyy päinvastaiseen suuntaan kuin mihin sitä työnnettiin, mikä voi tuntua oudolta.

... elektroneja sisään puolijohdekide saada negatiivinen massa, kun voimakas sähkökenttä kiihdyttää...

Vuonna 2010 Max Born Instituten (Berliini) fyysikot raportoivat, että puolijohdekiteessä olevat elektronit saavat negatiivisen massan, kun niitä kiihdyttää voimakas sähkökenttä. Jos sähkökenttä on pieni, elektronin liike kiteen johtavuuskaistalla noudattaa Newtonin lakeja. Tässä tilassa kiteisen elektronin massa on pieni osa vapaan elektronin massasta.

Tutkijat osoittivat, että kiteiset elektronit erittäin suurilla nopeuksilla käyttäytyvät täysin eri tavalla. Niiden massasta tulee jopa negatiivinen. Yhdessä Physical Review Letters -lehden numerossa he kertoivat kiihdyttäneensä elektronia hyvin lyhyessä ajassa - 100 femtosekuntia 4 miljoonan kilometrin tuntinopeudeksi. Sen jälkeen elektroni pysähtyi ja jopa alkoi liikkua taaksepäin, vastakkaiseen suuntaan toimintavoima. Tämä voidaan selittää vain elektronin negatiivisella inertiamassalla.

Siten kiteen sisällä elektroni, riippuen sähkökenttä, esittelee ominaisuuksia:

• kvasihiukkaset, joiden massa on positiivinen, mutta pienempi kuin lepomassa
• kvasihiukkaset, joilla on negatiivinen inertiamassa.

Kokeissaä olevia elektroneja kiihdytettiin erittäin lyhyellä sähköpulssilla, jonka kenttävoimakkuus oli 30 MV/m ja kesto 300 femtosekuntia. Elektronin nopeus ajan funktiona mitattiin suurella tarkkuudella. Tulokset ovat yhtäpitäviä Nobel-palkitun Felix Blochin yli 80 vuotta sitten tekemien laskelmien kanssa. Saksalaiset tutkijat tutkivat elektronien liikettä galliumarsenidipuolijohteessa klo huonelämpötila. He käyttivät näytteeseen sähkökenttäpulssia, jonka pituus oli 300 femtosekuntia ja 30 miljoonaa volttia metriä kohti. Mittaamalla elektronien vastetta suurella tarkkuudella, fyysikot havaitsivat, että hiukkasten ensimmäiset 100 femtosekuntia, kuten odotettiin, kiihtyivät "oikeaan" suuntaan ja onnistuivat saamaan nopeuden 1111 kilometriä sekunnissa. Mutta sitten ne hidastuivat jyrkästi saman ajanjakson aikana ja jopa alkoivat liikkua vastakkaiseen suuntaan, mikä voidaan tulkita vain negatiivinen merkitys elektronien inertiamassa tietyllä hetkellä.

Kokeen tekijät väittävät, että saadut tulokset ovat yhdenmukaisia ​​sveitsiläisen fyysikon tekemien teoreettisten laskelmien kanssa, nobelisti Felix Bloch yli 80 vuotta sitten. Tutkijat selittävät vaikutuksen osittaisen Bloch-värähtelyn ilmentymänä ja uuden varauksensiirtotavan syntymisenä kiteessä - niiden yhtenäisenä kuljetuksena ultralyhyiden aikavälein. Tutkijat uskovat sen Tämä ilmiö voidaan käyttää uuden sukupolven elektroniikassa, joka toimii yksiköistä kymmeniin terahertseihin.

Jos puhumme isot ruumiit negatiivisella massalla, silloin niiden olemassaolo näyttää mahdottomalta perinteinen tiede. negatiivinen asia voi vain sirota, kun taas aineen hiukkasten painovoiman hylkimisominaisuus, niiden luonteesta riippumatta, johtaa väistämättä siihen, että nämä hiukkaset eivät voi tulla yhteen gravitaatiovoimien vaikutuksesta. Lisäksi, koska negatiivisen massan omaava hiukkanen minkä tahansa voiman vaikutuksesta liikkuu suuntaan, vastakkainen vektori Tämä voima, silloin tavalliset atomien väliset vuorovaikutukset eivät voi sitoa tällaisia ​​hiukkasia "normaaleiksi" kappaleiksi.

Sivu 1

Negatiivinen massa valmistetaan 90 % kadmiumoksidista, 7-5 % nikkelioksidihydraatista, 2-5 % dieselöljystä.

Alclum- ja DEAC-akkujen negatiivinen massa koostuu kadmiumista ja raudasta suhteessa Cd:Fe 4:1; Tudor-yhtiön negatiivinen massa on valmistettu kadmiumoksidihydraatista, johon on lisätty 4 5 % nikkeliä ja 3 5 % grafiittia.

Negatiivisen massan käsite syntyy, jos halutaan esittää ainetta siten, että elektroni liikkuu koko ajan samassa ulkoisessa kentässä; tässä tapauksessa ei jää muuta kuin olettaa, että hidastuminen nollanopeuteen tapahtuu negatiivisen massan takia. Tietenkin hilan voimat, jotka aiheuttavat tämän hidastumisen, ovat täysin todellisia, mutta eivät esityksissä. klassinen mekaniikka, mutta kiteisten elektronien aaltomekaniikan käsitteissä.

Yleensä negatiivisen massan omaavat hiukkaset käyttäytyisivät hyvin oudosti tavallisten makroskooppisten esitystemme kannalta. Jos tällainen hiukkanen, vuorovaikutuksessa ympäristöön, kokisi kitkavastusta, silloin sen pitäisi kiihtyä jatkuvasti, eikä hidastua, kuten tavallisen hiukkasen. Ja kaikki tämä johtuu siitä, että negatiiviset massat ovat yleensä ristiriidassa tavanomaisen klassisen termodynamiikan kanssa.

Olettaen, että hiukkaset ovat negatiivisen massaisia, uskomme, että fysikaalisilla järjestelmillä voi olla mielivaltaisen suuria positiivisia energioita, sekä mielivaltaisen pienet negatiiviset energiat, joita ei rajoita mikään alhaalta. Tämä miinushiukkasia sisältävien järjestelmien ominaisuus on kuitenkin ristiriidassa termodynamiikan yhden alkuperäisen aksiooman kanssa - termodynaamisen tasapainotilan olemassaolon oletuksen kanssa. Tämä tasapainotila ei kuitenkaan ole kaikille mahdollinen. fyysiset järjestelmät. Tällaisilla järjestelmillä on termodynaaminen tasapainotila.

Modifioitu negatiivinen massan epävakaus löydettiin itsenäisesti DCX-II-asetuksella tehdyissä kokeissa, joissa, kuten kävi ilmi, se johtaa täysin odottamattomiin, uteliaisiin seurauksiin.

Negatiivisten massojen menetelmän havainnollistamiseksi määritämme pyöreän homogeenisen levyn, jonka säde on R, painopiste, jossa on säde - R ympyrän muodossa oleva leikkaus (kuva Koska levyllä, jossa on leikkaus, on symmetria-akseli, sen painopiste on tällä akselilla.

Negatiivisen lepomassan omaavan hiukkasen ominaisuudet ovat melko epätavallisia. Siten esimerkiksi kohdassa m0r0 hiukkasen nopeusvektori ja sen liikemäärävektori ovat aina suunnattu vastakkaisiin suuntiin.

Oletetaan, että tavanomaisten hiukkasten systeemit voivat emittoida tai absorboida negatiivisen massaisia ​​hiukkasia, aivan kuten esimerkiksi fotonit tai n; - mesonit. Miinushiukkasen emissio tarkoittaa kuitenkin järjestelmän A energian ja liikemäärän kasvua, täsmälleen samaa kuin sen aiheuttaman plushiukkasen absorptio (mukaan itseisarvo) massat. Ja samalla tavalla miinus-hiukkasen absorptio järjestelmässä B vastaa plus-hiukkasen emissiota tämän järjestelmän toimesta.

Negatiivisten massahiukkasten esimerkkiä käyttämällä olemme kuitenkin jo nähneet, että on esineitä, joita ei voida havaita perinteisillä instrumenteilla, mutta jotka voidaan havaita täysin uusilla mittauslaitteilla. Siksi on harkittava mahdollisuutta erityisten mittausjärjestelmien olemassaoloon, jotka pystyvät rekisteröimään kuvitteellisen massan omaavia hiukkasia.

Valmistettaessa alkalista negatiivista massaa ja alkalista tahnaa, jotka sisältävät emäksistä elektrolyyttiä, on noudatettava kaikkia alkalien kanssa työskentelyä koskevia turvallisuusvaatimuksia (katso luku.

Hypoteettinen madonreikä aika-avaruudessa

Washingtonin yliopiston laboratoriossa luotiin olosuhteet alle 0,001 mm³:n tilavuuden Bose-Einstein-kondensaatin muodostumiselle. Hiukkasia hidastettiin laserilla ja odotettiin, että energisin niistä poistuisi tilavuudesta, mikä jäähdytti materiaalia entisestään. Tässä vaiheessa ylikriittisellä nesteellä oli vielä positiivinen massa. Jos astian hermeettisyys rikkoutuisi, rubidiumatomit hajoaisivat sisään eri puolia, koska keskusatomit työntäisivät äärimmäiset atomit ulospäin ja ne kiihtyisivät voiman kohdistamisen suuntaan.

Negatiivisen tehollisen massan luomiseksi fyysikot käyttivät erilaista lasersarjaa, joka muutti joidenkin atomien spiniä. Kuten simulaatio ennustaa, joillakin suonen alueilla hiukkasten tulisi saada negatiivinen massa. Tämä näkyy selvästi aineen tiheyden voimakkaana kasvuna ajan funktiona simulaatioissa (alakaaviossa).

Kuva 1. Bose-Einstein-kondensaatin anisotrooppinen laajeneminen erilaisia ​​kertoimia adheesiovoimat. Todellisia tuloksia kokeet ovat punaisia, ennustustulokset simulaatiossa mustalla

Alakaavio on suurennettu leikkaus kuvan 1 alimman rivin keskikehyksestä.

Alakaavio esittää 1D-simulaatiota kokonaistiheydestä ajan funktiona alueella, jossa dynaaminen epävakaus ilmestyi ensimmäisen kerran. Katkoviivat erottavat kolme atomiryhmää, joiden nopeudet ovat kvasivauhdilla , jolloin tehollinen massa alkaa muuttua negatiiviseksi (yläviiva). Näytössä on negatiivisen tehollisen massan minimipiste (keskipiste) ja piste, johon massa palaa positiivisia arvoja(alarivi). Punaiset pisteet osoittavat paikkoja, joissa paikallinen kvasi-vauhti on negatiivisen efektiivisen massan alueella.

Aivan ensimmäinen kaaviorivi osoittaa, että aikana fyysinen koe aine käyttäytyi täsmälleen simuloidulla tavalla, mikä ennustaa hiukkaset negatiivisella tehokas massa.

Bose-Einstein-kondensaatissa hiukkaset käyttäytyvät kuin aallot ja etenevät siksi eri suuntaan kuin normaalien positiivisen tehollisen massan omaavien hiukkasten pitäisi levitä.

Rehellisyyden nimissä on todettava, että toistuvasti fyysikot kirjasivat tuloksia kokeissa, joissa negatiivisen massaisen aineen ominaisuudet ilmenivät, mutta näitä kokeita voitiin tulkita eri tavoin. Nyt epävarmuus on suurelta osin poistunut.

Tieteellinen artikkeli julkaistu lehdessä 10.4.2017 Physical Review Letters(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, saatavilla tilauksesta). Kopio artikkelista ennen sen lähettämistä lehteen postitettiin 13.12.2016 klo vapaa pääsy osoitteessa arXiv.org (arXiv:1612.04055).

Hypoteettinen madonreikä aika-avaruudessa

Washingtonin yliopiston laboratoriossa luotiin olosuhteet alle 0,001 mm³:n tilavuuden Bose-Einstein-kondensaatin muodostumiselle. Hiukkasia hidastettiin laserilla ja odotettiin, että energisin niistä poistuisi tilavuudesta, mikä jäähdytti materiaalia entisestään. Tässä vaiheessa ylikriittisellä nesteellä oli vielä positiivinen massa. Astian vuodon sattuessa rubidiumatomit hajoaisivat eri suuntiin, koska keskusatomit työntäisivät äärimmäiset atomit ulospäin ja ne kiihtyisivät voiman kohdistamisen suuntaan.

Negatiivisen tehollisen massan luomiseksi fyysikot käyttivät erilaista lasersarjaa, joka muutti joidenkin atomien spiniä. Kuten simulaatio ennustaa, joillakin suonen alueilla hiukkasten tulisi saada negatiivinen massa. Tämä näkyy selvästi aineen tiheyden voimakkaana kasvuna ajan funktiona simulaatioissa (alakaaviossa).

Kuva 1. Bose-Einstein-kondensaatin anisotrooppinen laajeneminen erilaisilla koheesiovoimakertoimilla. Kokeen todelliset tulokset ovat punaisella, ennusteen tulokset simulaatiossa mustalla

Alakaavio on suurennettu leikkaus kuvan 1 alimman rivin keskikehyksestä.

Alakaavio esittää 1D-simulaatiota kokonaistiheydestä ajan funktiona alueella, jossa dynaaminen epävakaus ilmestyi ensimmäisen kerran. Katkoviivat erottavat kolme atomiryhmää, joiden nopeudet ovat kvasivauhdilla , jolloin tehollinen massa alkaa muuttua negatiiviseksi (yläviiva). Näytetään pienimmän negatiivisen tehollisen massan piste (keskellä) ja piste, jossa massa palaa positiivisiin arvoihin (alaviiva). Punaiset pisteet osoittavat paikkoja, joissa paikallinen kvasi-vauhti on negatiivisen efektiivisen massan alueella.

Aivan ensimmäinen kaaviorivi osoittaa, että fysiikan kokeen aikana aine käyttäytyi täsmälleen simuloidulla tavalla, mikä ennustaa negatiivisen tehollisen massan omaavien hiukkasten ilmaantumista.

Bose-Einstein-kondensaatissa hiukkaset käyttäytyvät kuin aallot ja etenevät siksi eri suuntaan kuin normaalien positiivisen tehollisen massan omaavien hiukkasten pitäisi levitä.

Rehellisyyden nimissä on todettava, että toistuvasti fyysikot kirjasivat tuloksia kokeissa, joissa negatiivisen massaisen aineen ominaisuudet ilmenivät, mutta näitä kokeita voitiin tulkita eri tavoin. Nyt epävarmuus on suurelta osin poistunut.

Tieteellinen artikkeli julkaistu lehdessä 10.4.2017 Physical Review Letters(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, saatavilla tilauksesta). Kopio artikkelista ennen lehteen lähettämistä asetettiin 13. joulukuuta 2016 julkiseen verkkoon osoitteessa arXiv.org (arXiv:1612.04055).