Massa materi negatif. Ensiklopedia besar minyak dan gas

Para peneliti dari University of Washington (AS) telah mencapai dari atom rubidium perilaku zat dengan massa efektif negatif. Ini berarti bahwa atom-atom ini tidak terbang ke arah vektor pengaruh ini di bawah pengaruh eksternal. Dalam kondisi eksperimental, mereka berperilaku seolah-olah mereka menabrak dinding tak terlihat setiap kali mereka mendekati batas wilayah dengan volume yang sangat kecil. Yang sesuai diterbitkan di Surat Tinjauan Fisik. Eksperimen ini disalahartikan oleh media sebagai "menciptakan materi dengan massa negatif" (secara teori, eksperimen ini memungkinkan Anda membuat lubang cacing untuk jarak yang jauh). perjalanan luar angkasa). Faktanya, memperoleh zat dengan massa negatif, jika mungkin, jauh melampaui apa yang dapat dicapai ilmu pengetahuan modern dan teknologi.

Atom rubidium dipaksa untuk bergerak ke arah yang berlawanan dengan vektor gaya yang diterapkan padanya. Media salah menafsirkan ini sebagai penciptaan zat dengan "massa negatif"

Penulis karya memperlambat atom rubidium dengan laser (penurunan kecepatan partikel berarti pendinginannya). Pada tahap kedua pendinginan, atom yang paling energik dibiarkan meninggalkan volume yang didinginkan. Ini membuatnya lebih dingin, cara penguapan atom zat pendingin mendinginkan isi lemari es rumah tangga. Pada tahap ketiga, satu set laser yang berbeda digunakan, pulsa yang mengubah putaran (disederhanakan, arah rotasi sekitar sumbu sendiri) bagian atom

Karena beberapa atom dalam volume yang didinginkan terus memiliki putaran normal, sementara yang lain menerima putaran terbalik, interaksi mereka satu sama lain memperoleh karakter yang tidak biasa. Dalam perilaku normal, atom rubidium yang bertabrakan akan terbang terpisah sisi yang berbeda. Atom-atom pusat akan mendorong atom-atom terluar ke luar, mempercepatnya ke arah penerapan gaya (vektor gerak atom pertama). Karena inkonsistensi dalam putaran, dalam praktiknya, atom rubidium yang didinginkan hingga fraksi kecil kelvin tidak terbang terpisah setelah tumbukan, tetap dalam volume awal, sama dengan sekitar seperseribu milimeter kubik. Dari luar, sepertinya mereka menabrak dinding yang tak terlihat.

Analogi yang sangat jauh untuk sekelompok atom dengan putaran berbeda - tumbukan dua atau lebih sepak bola, benturan samping dipelintir sebelum berputar di sekitar porosnya ke arah yang berbeda. Jelas bahwa arah dan kecepatan gerakan mereka setelah tumbukan akan berbeda secara signifikan dari hasil yang sama untuk bola biasa. Tapi ini tidak berarti bahwa bola telah berubah massa fisik. Hanya sifat interaksi mereka satu sama lain yang berubah. Juga dalam percobaan, massa atom tidak menjadi negatif. Dalam medan gravitasi, mereka masih akan turun. Apa yang benar-benar berubah hanyalah di mana mereka bergerak setelah bertabrakan dengan atom serupa lainnya, tetapi "berputar" di sekitar porosnya ke arah lain.

Perilaku atom rubidium dalam percobaan sesuai dengan definisi massa efektif negatif dalam fisika. Ini digunakan, misalnya, dalam menggambarkan perilaku elektron dalam kisi kristal. Baginya, massa formal bergantung pada arah gerak relatif terhadap sumbu kristal. Bergerak dalam satu arah, itu akan menunjukkan satu varians (hamburan), di sisi lain - yang lain. Konsep massa efektif diperkenalkan untuk mereka karena jika tidak, ketika menggambarkan hamburan mereka dengan rumus, massa akan mulai bergantung pada energi, yang sangat tidak nyaman untuk perhitungan. Contoh massa efektif negatif adalah perilaku lubang di semikonduktor, yang harus dihadapi oleh setiap pengguna elektronik modern.

Sebagian besar media, termasuk media Rusia, menafsirkan eksperimen tersebut sebagai menciptakan zat dengan massa negatif. Secara teori, materi dengan sifat serupa dapat digunakan untuk menjaga lubang cacing tetap bekerja, memungkinkan perjalanan jarak jauh dalam ruang dan waktu dalam waktu mendekati nol. Kemungkinan praktis untuk menciptakan zat seperti itu, serta lubang cacing itu sendiri, belum terbukti. Bahkan jika mungkin, tidak realistis untuk mendapatkannya dengan kemampuan teknis modern umat manusia.

PADA fisika teoretis, massa negatif adalah konsep zat hipotetis yang massanya memiliki nilai massa yang berlawanan hal biasa(seperti halnya muatan listrik bisa positif dan negatif). Misalnya, -2kg. Materi seperti itu, jika ada, akan melanggar satu atau lebih kondisi energik dan menunjukkan beberapa sifat aneh. Menurut beberapa teori spekulatif, materi massa negatif dapat digunakan untuk membuat lubang cacing ( lubang cacing) dalam ruang-waktu.

Kedengarannya seperti fantasi mutlak, tapi...

Untuk pertama kalinya dalam sejarah sains, fisikawan dari University of Washington telah menciptakan kembali kondisi di mana materi, sejenis cairan tertentu, menunjukkan sifat-sifat "massa negatif". Perilaku fluida ini sepenuhnya konsisten dengan konsep massa negatif, ketika vektor gaya yang bekerja dalam arah tertentu diterapkan padanya, fluida ini mulai bergerak dengan percepatan dalam arah yang berlawanan. Efek seperti itu sulit diperoleh bahkan di laboratorium, "tetapi dapat digunakan untuk mempelajari dan menjelaskan beberapa fenomena astrofisika yang sebelumnya tidak dapat dijelaskan," jelas Michael Forbes, profesor fisika dan astronomi di University of Washington.

Dari sudut pandang hipotetis, materi dapat memiliki massa negatif dengan cara yang sama seperti muatan listrik memiliki polaritas positif atau negatif. Orang-orang sangat jarang memikirkan aspek ini, karena di dunia di sekitar kita hanya sisi "positif" massa yang dimanifestasikan. Menurut hukum kedua Newton, jika Anda menerapkan gaya konstan pada suatu benda, benda itu akan bergerak dengan percepatan konstan ke arah kekuatan ini.

“Berdasarkan Hukum Kedua Newton, hampir semua yang kita lihat di sekitar kita beroperasi,” kata Michael Forbes, “Namun, materi dengan massa negatif bereaksi terhadap gaya yang diterapkan padanya dengan cara yang benar-benar berlawanan, ia mulai bergerak ke arah kekuatan yang diterapkan padanya.”


Gambar 1. Ekspansi anisotropik dari kondensat Bose-Einstein dengan koefisien yang berbeda kekuatan adhesi. Hasil Nyata eksperimen berwarna merah, hasil prediksi dalam simulasi berwarna hitam

Bagan bawah adalah bagian yang diperbesar dari bingkai tengah di baris bawah Gambar 1. Bagan bawah menunjukkan simulasi 1D kepadatan total versus waktu di wilayah di mana ketidakstabilan dinamis pertama kali muncul.

Yang disebut kondensat Bose-Einstein, awan atom rubidium mendingin hampir ke suhu nol mutlak. Dalam kondisi seperti itu, gerakan termal partikel praktis berhenti dan, berkat garis depan hukum mekanika kuantum, awan atom ini memperoleh fungsi gelombang dan berperilaku seperti satu atom padat besar. Selain itu, kondensat Bose-Einstein, karena pergerakan atom yang sinkron, memiliki sifat superfluida, cairan superfluida, koefisien viskositasnya adalah nol.

Dengan bantuan sinar laser dengan parameter tertentu, para ilmuwan memperlambat atom rubidium hingga hampir berhenti total, dan atom "panas" yang tidak dapat diperlambat itu dikeluarkan dari ruang perangkap menggunakan sinar laser yang sama. Perangkap di mana kondensat Bose-Einstein "didorong" memiliki bentuk bulat dan ukuran hanya 100 mikron. Pada saat ini, kondensat masih memiliki massa "positif" yang biasa, tetapi pelanggaran yang disengaja terhadap integritas perangkap menyebabkan pelanggaran bentuk bola ideal dari kondensat, dan atom rubidium keluar dari perangkap.

Dan pada saat itu yang paling menarik dimulai. Para ilmuwan menggunakan satu set laser tambahan yang mengubah arah rotasi atom rubidium. Dan setelah "perlakuan" seperti itu, superfluida kondensat memperoleh sifat-sifat massa negatif. "Begitu atom mencapai batas transisi massa dari wilayah positif ke negatif, mereka berakselerasi tajam dalam arah sebaliknya"- kata Michael Forbes, - "Ini seperti atom rubidium yang dipantulkan dari dinding tak terlihat."

Teknik di atas untuk mendapatkan materi dengan massa "negatif" memungkinkan para ilmuwan untuk menghindari beberapa masalah dan masalah yang dihadapi para ilmuwan selama upaya serupa sebelumnya. "Berkat kontrol yang lengkap dan tepat dari semua parameter percobaan, kami dapat menciptakan kembali kondisi di mana batas yang jelas dari "pembalikan polaritas" massa materi muncul di area eksperimental, "kata Michael Forbes , "Hal serupa dapat terjadi di kedalaman objek astronomi yang eksotis, seperti seperti bintang neutron, lubang hitam, dan gugusan padat. materi gelap. Sekarang kita memiliki kesempatan untuk bereksperimen dan mensimulasikan fenomena fundamental di laboratorium yang hanya terjadi di tempat yang sangat spesifik lingkungan benda-benda angkasa di atas"

Untuk tetap up to date dengan posting baru di blog ini ada saluran Telegram. Berlangganan, akan ada informasi menarik yang tidak ada di blog!

Tapi mereka sudah berjanji kepada kita bahwa segera cairan yang mengalir sendiri akan mengalir ke keran dengan sendirinya, dan sekarang kita mengalami Kepunahan Keenam. Belum lama berselang, otak buatan tumbuh dan, untuk pertama kalinya, organ berhasil dibekukan dan dicairkan.

Diselamatkan

Lubang cacing hipotetis dalam ruang-waktu

Di laboratorium Universitas Washington, kondisi diciptakan untuk pembentukan kondensat Bose-Einstein dalam volume kurang dari 0,001 mm³. Partikel diperlambat oleh laser dan menunggu partikel yang paling energik meninggalkan volume, yang selanjutnya mendinginkan material. Pada tahap ini, fluida superkritis masih memiliki massa positif. Jika terjadi kebocoran pada wadah, atom rubidium akan menyebar ke arah yang berbeda, karena atom pusat akan mendorong atom ekstrim keluar, dan mereka akan berakselerasi ke arah penerapan gaya.

Untuk membuat massa efektif negatif, fisikawan menggunakan serangkaian laser berbeda yang mengubah putaran beberapa atom. Seperti yang diprediksi simulasi, di beberapa area bejana, partikel harus memperoleh massa negatif. Hal ini terlihat jelas pada peningkatan tajam densitas materi sebagai fungsi waktu dalam simulasi (pada diagram bawah).


Gambar 1. Ekspansi anisotropik dari kondensat Bose-Einstein dengan koefisien gaya kohesif yang berbeda. Hasil nyata dari eksperimen berwarna merah, hasil prediksi dalam simulasi berwarna hitam

Diagram bawah adalah bagian yang diperbesar dari bingkai tengah di baris bawah Gambar 1.

Diagram bawah menunjukkan simulasi 1D kepadatan total versus waktu di wilayah di mana ketidakstabilan dinamis pertama kali muncul. Garis putus-putus memisahkan tiga kelompok atom dengan kecepatan pada momentum kuasi, di mana massa efektif mulai menjadi negatif (garis atas). Titik massa efektif negatif minimum ditampilkan (tengah) dan titik di mana massa kembali ke nilai positif (garis bawah). Titik-titik merah menunjukkan tempat-tempat di mana momentum kuasi lokal terletak di wilayah massa efektif negatif.

Baris pertama grafik menunjukkan bahwa selama percobaan fisik materi berperilaku persis seperti yang disimulasikan, yang memprediksi kemunculan partikel dengan massa efektif negatif.

Dalam kondensat Bose-Einstein, partikel berperilaku seperti gelombang dan karena itu merambat ke arah yang berbeda dari partikel normal dengan massa efektif positif yang seharusnya merambat.

Sejujurnya, harus dikatakan bahwa fisikawan berulang kali mencatat hasil selama eksperimen ketika sifat-sifat materi bermassa negatif dimanifestasikan, tetapi eksperimen tersebut dapat ditafsirkan dengan cara yang berbeda. Sekarang ketidakpastian sebagian besar dihilangkan.

Artikel ilmiah diterbitkan pada 10 April 2017 di jurnal Surat Tinjauan Fisik(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, tersedia dengan berlangganan). Salinan artikel sebelum dikirim ke jurnal telah diposting pada 13 Desember 2016 di akses gratis di arXiv.org (arXiv:1612.04055).

Direkomendasikan untuk menonton pada resolusi 1280 x 800


"Teknik-pemuda", 1990, No. 10, hal. 16-18.

Dipindai oleh Igor Stepikin

Tribun hipotesis berani

Ponkrat BORISOV, insinyur
Massa Negatif: Penerbangan Gratis ke Infinity

  • Artikel tentang topik ini telah muncul di jurnal fisika asing dan Soviet dari waktu ke waktu selama lebih dari 30 tahun. Tapi anehnya, mereka sepertinya masih belum menarik perhatian para pempopuler. Tetapi masalah massa negatif, dan bahkan secara ketat pengaturan ilmiah- hadiah yang bagus untuk pecinta paradoks fisika modern, dan penulis fiksi ilmiah. Tapi begitulah propertinya sastra khusus: sensasi di dalamnya bisa tetap tersembunyi selama beberapa dekade ...
  • Jadi, kita sedang berbicara tentang bentuk materi hipotetis, yang massanya berlawanan tanda dengan yang biasa. Pertanyaan segera muncul: apa artinya ini sebenarnya? Dan segera menjadi jelas: tidak mudah mendefinisikan konsep massa negatif dengan benar.
  • Tidak diragukan lagi, ia harus memiliki sifat tolakan gravitasi. Tapi ternyata ini saja tidak cukup. Dalam fisika modern, empat jenis massa dibedakan secara ketat:
  • gravitasi aktif - yang menarik (jika positif, tentu saja);
  • gravitasi pasif - yang tertarik;
  • inert, yang memperoleh akselerasi tertentu di bawah aksi gaya yang diterapkan (a \u003d F / m);
  • akhirnya, massa diam Einstein, yang menentukan energi total tubuh (E = mC 2).
  • Dalam kerangka teori yang diterima secara umum, semuanya sama besarnya. Tetapi perlu untuk membedakan di antara mereka, dan ini menjadi jelas ketika mencoba menentukan massa negatif. Faktanya adalah bahwa itu akan sepenuhnya berlawanan dengan yang biasa hanya jika keempat jenisnya menjadi negatif.
  • Berdasarkan pendekatan ini, dalam artikel pertama tentang topik ini, yang diterbitkan pada tahun 1957, fisikawan Inggris X. Bondy menentukan sifat dasar "minus-massa" dengan pembuktian yang ketat.
  • Bahkan mungkin tidak terlalu sulit untuk mengulanginya di sini, karena mereka hanya didasarkan pada mekanika Newton. Tapi ini akan mengacaukan cerita kita, dan kemudian ada banyak "kehalusan" fisik dan matematika. Karena itu, mari kita langsung ke hasilnya, terutama karena mereka cukup jelas.
  • Pertama, "materi minus" harus secara gravitasi menolak benda lain, yaitu, tidak hanya dengan massa negatif, tetapi juga dengan massa positif (sedangkan materi biasa, sebaliknya, selalu menarik materi dari kedua jenis). Selanjutnya, di bawah aksi gaya apa pun, hingga gaya inersia, ia harus bergerak ke arah vektor berlawanan kekuatan ini. Dan akhirnya, energi Einstein totalnya juga harus negatif.
  • Oleh karena itu, omong-omong, harus ditekankan bahwa hal yang luar biasa- bukan antimateri, yang massanya masih dianggap positif. Misalnya, oleh ide-ide modern, "Anti-Bumi" dari antimateri akan berputar mengelilingi Matahari pada orbit yang persis sama dengan planet asal kita.
  • Semua ini hampir jelas. Tapi kemudian yang luar biasa dimulai.
  • Mari kita ambil gravitasi yang sama. Jika dua benda biasa menarik dan mendekat, dan dua antimassa menolak dan menyebar, maka apa yang akan terjadi dalam interaksi gravitasi massa dari tanda yang berbeda?
  • Biarlah kasus paling sederhana: sebuah benda (misalnya, bola) yang terbuat dari materi dengan massa negatif -M berada di belakang sebuah objek (sebut saja "roket" - sekarang kita akan mencari tahu alasannya) dengan massa positif yang sama +M. Jelas bahwa medan gravitasi bola menolak roket, sementara itu sendiri menarik bola. Tetapi dari sini (ini sekali lagi terbukti secara ketat) bahwa seluruh sistem akan bergerak sepanjang garis lurus yang menghubungkan pusat-pusat dua massa, dengan percepatan konstan sebanding dengan kekuatan interaksi gravitasi di antara mereka!
  • Tentu saja, pada pandangan pertama, gambaran gerakan spontan tanpa sebab ini "membuktikan" hanya satu hal: antimassa dengan sifat-sifat yang kita kaitkan dengannya dalam definisi sejak awal tidak mungkin ada. Bagaimanapun, kami telah menerima, tampaknya, sejumlah besar pelanggaran terhadap undang-undang yang paling tidak dapat diubah.
  • Nah, bukankah hukum kekekalan momentum, misalnya, dilanggar secara terang-terangan di sini? Kedua tubuh, tanpa alasan sama sekali, bergegas ke arah yang sama, sementara tidak ada yang bergerak ke arah yang berlawanan. Tapi ingat bahwa salah satu massa negatif! Tetapi ini berarti bahwa impulsnya, berapa pun kecepatannya, memiliki tanda minus: (-M) V, dan kemudian impuls total sistem dua tubuh masih nol!
  • Hal yang sama berlaku untuk energi kinetik total sistem. Saat tubuh diam, itu sama dengan nol. Tetapi tidak peduli seberapa cepat mereka bergerak, tidak ada yang berubah: massa negatif bola, sesuai dengan rumus (-M)V 2 /2, mengakumulasi energi kinetik negatif, yang secara tepat mengkompensasi peningkatan energi positif roket.
  • Jika semua ini tampak tidak masuk akal, maka mungkin kita akan "menghancurkan irisan dengan irisan" - mari kita coba mengkonfirmasi satu absurditas dengan yang lain? Sejak kelas enam, kita tahu bahwa pusat massa titik yang sama (positif, tentu saja) ada di tengah di antara mereka. Jadi - bagaimana Anda ingin output berikut? Pusat massa titik yang sama dari TANDA BERBEDA terletak, meskipun pada garis lurus yang melewatinya, tetapi tidak di dalam, tetapi di LUAR segmen yang menghubungkannya, pada titik ±Ґ ?!
  • Nah, apakah lebih mudah?
  • Omong-omong, kesimpulan ini sudah cukup mendasar, dan setiap orang dapat mengulanginya jika mereka mau, memiliki fisika pada tingkat kelas enam yang sama.
  • Siapa pun yang tidak percaya pada satu kata dan ingin memastikan bahwa semua perhitungannya benar dapat merujuk ke salah satu dari publikasi terbaru tentang topik ini - artikel fisikawan Amerika R. Maju "Mesin roket pada substansi massa negatif", diterbitkan dalam majalah yang diterjemahkan " Teknik Dirgantara» Nomor 4 tahun 1990.
  • Tapi, mungkin, pembaca yang mahir berpikir bahwa bahkan tanpa perhitungan apa pun dia mengerti di mana "linden" itu diselipkan padanya? Memang: dalam semua argumen yang elegan ini, pertanyaannya ditutup-tutupi: dari mana datangnya massa yang begitu indah? Lagi pula, apa pun asalnya, akan membutuhkan energi untuk "mengekstrak", "memproduksi" atau, katakanlah, mengirimkannya ke tempat aksi, yang berarti ...
  • Aduh, pembaca yang canggih! Energi, tentu saja, akan dibutuhkan, tetapi sekali lagi negatif. Tidak ada yang bisa dilakukan: dalam rumus Einstein untuk energi total tubuh E = Ms 2, massa indah kita memiliki tanda minus yang sama. Ini berarti bahwa "produksi" dari sepasang benda dengan massa SAMA dari tanda-tanda BERBEDA akan membutuhkan energi total NOL. Hal yang sama berlaku untuk pengiriman, dan manipulasi lainnya.
  • Tidak - tidak peduli seberapa paradoks semua hasil ini, kesimpulan tegas menyatakan bahwa kehadiran antimassa tidak hanya bertentangan dengan mekanika Newton, tetapi juga teori umum relativitas. Tidak mungkin menemukan larangan logis tentang keberadaannya.
  • Nah - jika teorinya "mengizinkan", maka mari kita pikirkan, misalnya, - apa yang bisa terjadi ketika kontak fisik dua partikel materi yang identik dengan massa plus dan minus? Dengan antimateri "biasa", semuanya menjadi jelas: pemusnahan akan terjadi dengan pelepasan energi total kedua benda. Tetapi jika salah satu dari dua massa yang sama negatif, maka energi totalnya, seperti yang baru saja kita pahami, adalah nol. Tetapi APA yang akan terjadi pada mereka dalam kenyataan - ini sudah merupakan pertanyaan yang melampaui teori.
  • Hasil dari peristiwa semacam itu hanya bisa diketahui secara empiris. Mustahil untuk "menghitungnya" - lagi pula, kami tidak tahu tentang "mekanisme aksi" massa negatif, " pengaturan internal”(karena, bagaimanapun, kita tidak tahu ini tentang massa yang biasa). Secara teoritis, satu hal yang jelas: bagaimanapun, energi total sistem akan tetap nol. Kami hanya berhak mengajukan HIPOTESIS, seperti halnya Forward yang sama. Menurut asumsinya, interaksi fisik di sini itu tidak mengarah pada pemusnahan, tetapi pada apa yang disebut "pembatalan", yaitu, pemusnahan partikel yang "diam-diam", penghilangan mereka tanpa pelepasan energi.
  • Tapi, kami ulangi, hanya eksperimen yang bisa mengkonfirmasi atau menyangkal hipotesis ini.
  • Untuk alasan yang sama, kita tidak tahu apa-apa tentang bagaimana "membuat" massa negatif (jika memungkinkan). Teori hanya menyatakan bahwa dua massa yang sama tanda berlawanan pada prinsipnya, mereka dapat muncul tanpa biaya energi. Dan begitu sepasang benda itu muncul, ia akan terbang, berakselerasi, dalam garis lurus hingga tak terbatas...
  • R. Forward dalam artikelnya telah "merancang" mesin massa negatif yang dapat membawa kita ke titik mana pun di Semesta dengan percepatan apa pun yang kita tetapkan. Ternyata semua yang diperlukan untuk ini adalah ... sepasang pegas yang baik (semua interaksi "minus-massa" dengan yang biasa melalui gaya elastis, tentu saja, juga dihitung secara rinci).
  • Jadi, mari kita tempatkan massa kita yang luar biasa, yang ukurannya sama dengan massa roket, di tengah "kompartemen mesin" -nya. Jika Anda perlu terbang ke depan, regangkan pegas dari dinding belakang dan kaitkan tubuh massa negatifnya. Segera karena "mesum" mereka sifat inersia itu tidak akan terburu-buru di tempat ia ditarik, tetapi dalam arah yang berlawanan, menyeret roket bersamanya dengan percepatan yang sebanding dengan gaya tegangan pegas.
  • Untuk menghentikan akselerasi, cukup melepas pegas. Dan untuk memperlambat dan menghentikan kapal, Anda perlu menggunakan pegas kedua yang dipasang di dinding depan kompartemen mesin.
  • Namun ada sanggahan sebagian dari "mesin bebas"! Benar, itu datang dari sisi yang sama sekali tidak terduga. Tapi lebih tentang itu pada akhirnya.
  • Sementara itu, mari kita cari tempat di mana mungkin ada massa negatif dalam jumlah besar. Tempat-tempat seperti itu disarankan oleh rongga raksasa yang ditemukan pada peta tiga dimensi skala besar dari distribusi galaksi di Semesta - fenomena yang paling menarik dalam dirinya sendiri. Seperti yang dapat dilihat dari gambar. 2, dimensi rongga-rongga ini, yang juga disebut "gelembung", adalah sekitar 100 juta tahun cahaya (sedangkan dimensi Galaksi kita sekitar 0,06 juta tahun cahaya). Jadi, pada skala terbesar, Alam Semesta memiliki struktur "berbusa".
  • Batas-batas gelembung ditandai dengan jelas oleh kelompok jumlah yang besar galaksi. Praktis tidak ada gelembung di dalamnya, dan jika ditemukan di sana, maka ini adalah benda yang sangat tidak biasa. Mereka dicirikan oleh spektrum radiasi frekuensi tinggi yang kuat. Sekarang diyakini bahwa gelembung tersebut mengandung galaksi "gagal" atau awan gas hidrogen biasa.
  • Tetapi apakah mungkin untuk berasumsi bahwa struktur "berbusa" Alam Semesta adalah hasil pembentukannya dari jumlah partikel yang sama dari massa negatif dan positif? Omong-omong, konsekuensi yang sangat menarik mengikuti dari penjelasan seperti itu: massa total Semesta selalu dan tetap sama dengan nol. Maka gelembungnya adalah tempat-tempat alami untuk massa-minus, partikel-partikelnya cenderung menyebar sejauh mungkin satu sama lain. Dan massa positif didorong ke permukaan gelembung, di mana, di bawah pengaruh gaya gravitasi, ia membentuk galaksi dan bintang. Di sini kita dapat mengingat artikel oleh A. A. Baranov, yang muncul kembali pada tahun 1971 di No. 11 jurnal Izvestia Vuzov. Fisika". Ada dianggap model kosmologis Alam semesta dengan partikel yang memiliki massa dari kedua tanda. Dengan menggunakan model ini, penulis menjelaskan perkiraan eksperimental konstanta kosmologis dan pergeseran merah Hubble, serta beberapa fenomena anomali diamati dalam interaksi galaksi.
  • Lain kemungkinan tanda jumlah besar massa negatif - keberadaan "arus" yang sangat cepat dalam struktur alam semesta skala besar. Jadi, supercluster yang berisi Galaksi kita "mengalir" dengan kecepatan 600 km/s relatif terhadap latar belakang saat diam. radiasi peninggalan. Kecepatan seperti itu tidak sesuai dengan kerangka teori pembentukan galaksi dari materi gelap dingin. R. Forward mengusulkan untuk mencoba menjelaskan fenomena ini dengan mempertimbangkan tolakan kolektif superkluster dari gelembung yang mengandung massa negatif.
  • Jadi, materi negatif hanya bisa menyebar. Tapi ini, ternyata, adalah sanggahan sebagian dari banyak kesimpulan yang dibahas. Lagi pula, sifat tolakan gravitasi partikel materi, apa pun sifatnya, pasti mengarah pada fakta bahwa partikel-partikel ini tidak dapat bersatu di bawah pengaruh gaya gravitasi. Selain itu, karena partikel bermassa negatif di bawah aksi gaya apa pun bergerak ke arah yang berlawanan dengan vektor gaya ini, maka interaksi antar atom biasa tidak dapat mengikat partikel tersebut menjadi benda "normal".
  • Tapi kami berharap pembaca tetap menerima semua argumen ini ...

    • ), bahkan jika bahan-bahan ini dibuat dan dipelajari dengan relatif baik.

    Ini juga bisa disebut bahan yang dibuat dari beberapa jenis atom eksotis, di mana peran inti (partikel bermuatan positif) dimainkan oleh positron (positronium) atau muon positif (muonium). Ada juga atom dengan muon negatif, bukan salah satu elektron (atom muonik).

    massa negatif

    Dapat dilihat bahwa sebuah benda dengan massa inersia negatif akan berakselerasi ke arah yang berlawanan dengan arah yang mendorongnya, yang mungkin tampak aneh.

    Jika kita mempelajari massa inersia, massa gravitasi pasif, dan massa gravitasi aktif secara terpisah, maka hukum gravitasi universal Newton akan berbentuk sebagai berikut:

    Dengan demikian, benda dengan massa gravitasi negatif (baik pasif maupun aktif), tetapi dengan massa inersia positif, akan ditolak oleh massa aktif positif dan ditarik oleh massa aktif negatif.

    Analisis ke depan

    Meskipun partikel massa negatif tidak diketahui, fisikawan (aslinya G. Bondy dan Robert L. Forward (Bahasa inggris) Rusia ) mampu menjelaskan beberapa sifat yang diharapkan dari partikel tersebut. Dengan asumsi bahwa ketiga jenis massa adalah sama, adalah mungkin untuk membangun sebuah sistem di mana massa negatif ditarik ke massa positif, sedangkan massa positif ditolak oleh massa negatif. Pada saat yang sama, massa negatif akan menciptakan gaya tarik menarik terhadap satu sama lain, tetapi akan ditolak karena massa inersia negatifnya.

    Pada nilai negatif dan nilai positif, gaya akan negatif (menolak). Sepintas, tampak seolah-olah massa negatif akan berakselerasi menjauh dari massa positif, tetapi karena benda seperti itu juga memiliki massa inersia negatif, ia akan berakselerasi ke arah yang berlawanan. Selain itu, Bondy menunjukkan bahwa jika kedua massa sama dalam nilai mutlak, tetapi berbeda tandanya, maka sistem umum partikel positif dan negatif akan mempercepat tanpa batas tanpa pengaruh tambahan pada sistem dari luar.

    Perilaku ini aneh karena sama sekali tidak sesuai dengan gagasan kami tentang " alam semesta biasa dari pekerjaan dengan massa positif. Tapi itu benar-benar konsisten secara matematis dan tidak menimbulkan kontradiksi.

    Tampaknya representasi seperti itu melanggar hukum kekekalan momentum dan / atau energi, tetapi kita memiliki massa yang sama dalam nilai absolut, satu positif dan yang lainnya negatif, yang berarti bahwa momentum sistem adalah nol jika mereka berdua bergerak bersama dan berakselerasi bersama, terlepas dari kecepatan:

    Dan persamaan yang sama dapat dihitung untuk energi kinetik:

    Maju memperluas penelitian Bondi ke kasus-kasus tambahan dan menunjukkan bahwa bahkan jika dua massa dan tidak sama dalam nilai absolut, persamaan masih tetap konsisten.

    Beberapa sifat yang diperkenalkan oleh asumsi ini terlihat tidak biasa, misalnya, dalam campuran gas dari materi positif dan gas dari hal negatif bagian positif akan meningkatkan suhu tanpa batas. Namun, dalam kasus seperti itu bagian negatif campuran akan didinginkan pada tingkat yang sama, sehingga menyamakan keseimbangan. Geoffrey A. Landis (Bahasa inggris) Rusia mencatat aplikasi lain dari analisis Forward, termasuk indikasi bahwa meskipun partikel dengan massa negatif akan saling tolak secara gravitasi, tetapi kekuatan listrik, misalnya, muatan akan menarik satu sama lain (tidak seperti partikel bermassa positif, di mana partikel tersebut saling tolak). Akibatnya, untuk partikel dengan massa negatif, ini berarti bahwa gaya gravitasi dan gaya elektrostatik terbalik.

    Maju mengusulkan desain untuk mesin pesawat luar angkasa menggunakan massa negatif, yang tidak memerlukan masuknya energi dan fluida kerja untuk mendapatkan percepatan besar yang sewenang-wenang, meskipun, tentu saja, kendala utama adalah bahwa massa negatif tetap sepenuhnya hipotetis. Lihat penggerak diametrik.

    Forward juga menciptakan istilah "nullification" untuk menggambarkan apa yang terjadi ketika materi normal dan materi negatif bertemu. Diharapkan mereka dapat saling memusnahkan atau "meniadakan" keberadaan satu sama lain, dan setelah itu tidak akan ada lagi energi yang tersisa. Namun, mudah untuk menunjukkan bahwa beberapa momentum dapat tetap ada (tidak akan tetap jika mereka bergerak ke arah yang sama, seperti dijelaskan di atas, tetapi mereka perlu bergerak ke arah satu sama lain untuk bertemu dan saling meniadakan). Ini mungkin, pada gilirannya, menjelaskan mengapa jumlah yang sama materi biasa dan negatif tidak tiba-tiba muncul begitu saja (kebalikan dari nullification): dalam hal ini, momentum masing-masing tidak akan kekal.

    Materi eksotis dalam relativitas umum

    Ke arah mana antimateri jatuh?

    Artikel utama: Interaksi gravitasi antimateri

    Mayoritas fisikawan modern percaya bahwa antimateri memiliki massa gravitasi positif dan harus jatuh seperti materi biasa. Namun, pada saat yang sama, beberapa peneliti percaya bahwa sejauh ini tidak ada yang meyakinkan bukti eksperimental fakta ini. Hal ini karena kesulitan penelitian langsung gaya gravitasi pada tingkat partikel. Pada jarak yang begitu kecil, gaya listrik lebih diutamakan daripada yang jauh lebih lemah interaksi gravitasi. Selain itu, antipartikel harus disimpan terpisah dari rekan-rekan konvensional mereka atau mereka akan cepat musnah. Jelas ini menyulitkan pengukuran langsung pasif massa gravitasi antimateri. Eksperimen pada antimateri ATHENA ATHENA ) dan ATRAP (eng. SEBUAH JEBAKAN ) mungkin akan segera memberikan jawaban.

    Jawaban untuk massa inersia, bagaimanapun, telah lama diketahui dari percobaan dengan ruang gelembung. Mereka secara meyakinkan menunjukkan bahwa antipartikel memiliki massa inersia positif, sama dengan massa partikel "biasa", tetapi muatan listriknya berlawanan. Dalam percobaan ini, ruang terkena konstan Medan gaya, yang menyebabkan partikel bergerak dalam heliks. Jari-jari dan arah gerakan ini sesuai dengan rasio muatan listrik menjadi massa inert. Pasangan partikel-antipartikel bergerak sepanjang garis heliks dalam arah berlawanan, tetapi dengan jari-jari yang sama. Dari pengamatan ini, disimpulkan bahwa perbandingan muatan listrik terhadap massa inersianya hanya berbeda tanda.

    Catatan

    Bagian utama
    Akustik umum (fisik) Akustik geometris Psikoakustik Bioakustik Elektroakustik Hidroakustik Akustik ultrasonik Akustik kuantum (akustoelektronik) Fonetik akustik (Akustik ucapan)
    Akustik terapan Akustik arsitektural (Akustik konstruksi) Aeroakustik Akustik musik Akustik transportasi Akustik medis Akustik digital
    Arah terkait Akusto-optik

    ARTIKEL TERKAIT