Fisikawan di University of Washington menciptakan cairan dengan massa negatif. Dorong, dan tidak seperti semua benda fisik di dunia yang kita ketahui, itu tidak berakselerasi ke arah dorongan. Dia mempercepat menjadi sisi sebaliknya. Fenomena ini jarang dibuat di laboratorium dan dapat digunakan untuk mengeksplorasi beberapa konsep yang lebih kompleks tentang kosmos, kata Michael Forbes, associate professor, fisikawan, dan astronom di University of Washington. Studi ini muncul di Physical Review Letters.

Secara hipotetis, materi dapat memiliki massa negatif dalam arti yang sama bahwa muatan listrik bisa negatif dan positif. Orang jarang memikirkannya, dan dunia kita sehari-hari hanya menunjukkan aspek positif dari Hukum Gerak Kedua Isaac Newton, yang menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada benda sama dengan produk massa benda dan percepatan yang diberikan oleh gaya ini. , atau F = ma.

Dengan kata lain, jika Anda mendorong suatu benda, itu akan mempercepat ke arah dorongan Anda. Massa akan mempercepatnya ke arah gaya.

“Kami sudah terbiasa dengan keadaan ini,” kata Forbes, mengantisipasi kejutan. "Dengan massa negatif, jika Anda mendorong sesuatu, itu akan mempercepat ke arah Anda."

Syarat massa negatif

Bersama dengan rekan-rekannya, ia menciptakan kondisi untuk massa negatif dengan mendinginkan atom rubidium ke keadaan hampir nol mutlak dan dengan demikian menciptakan kondensat Bose-Einstein. Dalam keadaan ini, diprediksi oleh Shatyendranath Bose dan Albert Einstein, partikel bergerak sangat lambat dan, mengikuti prinsip mekanika kuantum berperilaku seperti gelombang. Mereka juga menyinkronkan dan bergerak serempak sebagai superfluida yang mengalir tanpa kehilangan energi.

Dipimpin oleh Peter Engels, seorang profesor fisika dan astronomi di University of Washington, para ilmuwan di lantai enam Webster Hall menciptakan kondisi ini dengan menggunakan laser untuk memperlambat partikel, membuatnya lebih dingin dan memungkinkan partikel panas berenergi tinggi keluar seperti uap, mendinginkan bahan lebih jauh.

Laser menangkap atom seolah-olah mereka berada dalam mangkuk berukuran kurang dari seratus mikron. Pada tahap ini, rubidium superfluida memiliki massa yang biasa. Pecahnya mangkuk memungkinkan rubidium keluar, mengembang saat rubidium di tengah dipaksa keluar.

Untuk menciptakan massa negatif, para ilmuwan menggunakan set laser kedua yang mendorong atom bolak-balik, mengubah putarannya. Sekarang, ketika rubidium habis cukup cepat, ia berperilaku seperti memiliki massa negatif. "Dorong dan itu akan berakselerasi menjadi arah sebaliknya Forbes mengatakan. "Ini seperti rubidium yang menabrak dinding tak terlihat."

Penghapusan cacat utama

Metode yang digunakan oleh para ilmuwan Universitas Washington menghindari beberapa kelemahan utama yang ditemukan dalam upaya sebelumnya untuk memahami massa negatif.

"Hal pertama yang kami sadari adalah bahwa kami memiliki kontrol ketat atas sifat massa negatif ini tanpa komplikasi lain," kata Forbes. Studi mereka menjelaskan, sudah dari posisi massa negatif, perilaku serupa di sistem lain. Peningkatan kontrol memberi peneliti alat baru untuk mengembangkan eksperimen untuk mempelajari fisika serupa dalam astrofisika, menggunakan contoh bintang neutron, dan fenomena kosmologis seperti lubang hitam dan energi gelap, di mana eksperimen sama sekali tidak mungkin dilakukan.

Lubang cacing hipotetis dalam ruang-waktu

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

Kedengarannya seperti fiksi mutlak, tetapi sekarang sekelompok fisikawan dari Universitas Washington, Universitas Washington, Universitas OIST (Okinawa, Jepang) dan Universitas Shanghai, yang menunjukkan beberapa sifat bahan hipotetis dengan massa negatif. Misalnya, jika Anda mendorong zat ini, itu akan mempercepat bukan ke arah penerapan gaya, tetapi ke arah yang berlawanan. Artinya, ia berakselerasi ke arah yang berlawanan.

Untuk membuat zat dengan sifat massa negatif, para ilmuwan menyiapkan kondensat Bose-Einstein dengan mendinginkan atom rubidium hingga hampir nol mutlak. Dalam keadaan ini, partikel bergerak sangat lambat, dan efek kuantum mulai muncul pada tingkat makroskopis. Artinya, sesuai dengan prinsip mekanika kuantum, partikel mulai berperilaku seperti gelombang. Misalnya, mereka menyinkronkan satu sama lain dan mengalir melalui kapiler tanpa gesekan, yaitu, tanpa kehilangan energi - efek yang disebut superfluiditas.

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 hermetisitas bejana dilanggar, atom rubidium akan menyebar ke dalam sisi 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 yang berbeda kekuatan adhesi. Hasil Nyata 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 saat kuasi

Dimana massa efektifnya?

mulai menjadi negatif (garis atas). Ditampilkan adalah titik massa efektif negatif minimum (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 sesuai dengan hasil simulasi, 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 merekam selama eksperimen, tetapi eksperimen itu dapat ditafsirkan dengan cara yang berbeda. Sekarang ketidakpastian sebagian besar dihilangkan.

Artikel ilmiah 10 April 2017 di jurnal Surat Tinjauan Fisik(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, tersedia dengan berlangganan). Salinan artikel sebelum dikirimkan ke jurnal 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. PADA 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 tolak menolak dan menyebar, maka apa yang akan terjadi dalam interaksi gravitasi massa dari tanda yang berbeda?

Biarlah kasus paling sederhana: sebuah benda (misalkan 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 dibuktikan dengan ketat) bahwa seluruh sistem akan bergerak sepanjang garis lurus yang menghubungkan pusat-pusat dua massa, dengan percepatan konstan, sebanding dengan kekuatan interaksi gravitasi diantara 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 negatif energi kinetik, 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 betapa paradoksnya 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 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 "sesat" mereka sifat inersia itu tidak akan terburu-buru di mana ia ditarik, tetapi lurus ke depan berlawanan arah, menyeret roket bersama 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 paling menarik dalam diri mereka 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 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.

Gejala lain yang mungkin 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, hal negatif hanya bisa terbang terpisah. 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 ...

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 fisika, 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 diserahkan ke jurnal ditempatkan pada 13 Desember 2016 di domain publik di arXiv.org (arXiv:1612.04055).

Ilmuwan dari Amerika Serikat mengklaim telah menciptakan zat dengan massa negatif di laboratorium. Zat ini adalah cairan dengan sangat sifat yang tidak biasa. Misalnya, jika Anda mendorong cairan ini, maka ia akan menerima percepatan negatif, yaitu mundur, bukan maju. Keanehan seperti itu setidaknya bisa memberi tahu banyak ilmuwan tentang apa yang terjadi di dalam benda-benda aneh seperti lubang hitam dan bintang neutron.
Namun, dapatkah sesuatu memiliki massa negatif? Apa itu mungkin?

Secara teoritis, materi dapat memiliki massa negatif dengan cara yang sama seperti muatan listrik dapat memiliki nilai negatif atau positif.

Di atas kertas, ini berhasil, tetapi ada perdebatan sengit di dunia sains tentang apakah asumsi keberadaan sesuatu dengan massa negatif itu melanggar hukum dasar fisika. Untuk kita, orang biasa, konsep ini tampaknya terlalu rumit untuk dipahami.

hukum diferensial gerakan mekanis atau, lebih sederhana, hukum kedua Newton dinyatakan dengan rumus A=F/M. Artinya, percepatan benda sama dengan rasio gaya yang diterapkan padanya dengan massa benda. Jika Anda mengatur arti negatif massa, maka tubuh, secara logis, akan menerima percepatan negatif. Bayangkan saja, Anda memukul bola, dan bola itu menggelinding di kaki Anda.

Namun, apa yang tampak asing bagi kita bukanlah hal yang mustahil, dan latihan teoretis di atas adalah cara terbaik untuk membuktikan bahwa massa negatif dapat eksis di Semesta kita tanpa melanggar teori relativitas umum.

Keinginan untuk memahami semua ini memunculkan upaya aktif oleh para peneliti untuk menciptakan kembali massa negatif di laboratorium, seperti yang kita lihat, bahkan dengan beberapa keberhasilan.

Ilmuwan dari University of Washington mengatakan mereka telah berhasil mendapatkan cairan yang berperilaku persis seperti yang seharusnya dilakukan benda dengan massa negatif. Dan penemuan mereka akhirnya dapat digunakan untuk mempelajari beberapa fenomena aneh di kedalaman alam semesta.

Untuk membuat cairan aneh ini, para ilmuwan menggunakan laser untuk mendinginkan atom rubidium hingga mendekati nol mutlak, menciptakan apa yang disebut kondensat Bose-Einstein.

Dalam keadaan ini, partikel bergerak sangat lambat dan aneh, mengikuti prinsip aneh mekanika kuantum daripada fisika klasik, yaitu, mereka mulai berperilaku seperti gelombang.

Partikel-partikel tersebut juga sinkron dan bergerak serempak, membentuk zat superfluida yang dapat bergerak tanpa kehilangan energi melalui gesekan.
Para ilmuwan telah menggunakan laser untuk membuat superfluida suhu rendah, serta untuk menempatkannya di bidang berbentuk mangkuk berukuran kurang dari 100 mikron.

Selama supermateri tetap ditempatkan di ruang ini, ia memiliki massa biasa dan cukup konsisten dengan konsep kondensat Bose-Einstein. Hingga ia terpaksa pindah.

Menggunakan set laser kedua, para ilmuwan memaksa atom untuk bergerak maju mundur, akibatnya putarannya berubah dan rubidium, setelah mengatasi penghalang "mangkuk", dengan cepat memercik. Namun, seolah-olah memiliki massa negatif. Menurut para ilmuwan, kesan itu sedemikian rupa sehingga cairan itu tersandung pada penghalang tak terlihat dan ditolak darinya.

Dengan demikian, para peneliti mengkonfirmasi asumsi tentang keberadaan massa negatif, tetapi ini hanyalah awal dari perjalanan. Masih harus dilihat apakah perilaku fluida dalam kondisi laboratorium dapat diulang dan cukup andal untuk menguji beberapa asumsi tentang massa negatif. Jadi, jangan bersukacita sebelumnya, tim lain perlu mengulangi hasilnya sendiri.

Satu hal yang pasti, fisika semakin menarik dan layak untuk dipelajari.

1. Mengapa waktu hanya mengalir ke depan. Fisikawan Jelaskan "Waktu adalah apa yang membuat segala sesuatu tidak terjadi sekaligus," tulis Ray Cummings dalam novel fiksi ilmiahnya tahun 1922...
2. Lubang Cacing, Lubang Cacing, dan Perjalanan Waktu Lubang cacing adalah jalur teoretis melalui ruang-waktu yang dapat sangat mengurangi perjalanan jarak jauh di seluruh alam semesta dengan membuat jalan pintas...