Massa negativa da matéria. Grande enciclopédia de petróleo e gás

Pesquisadores da Universidade de Washington (EUA) conseguiram a partir de átomos de rubídio o comportamento de uma substância com massa efetiva negativa. Isso significa que esses átomos não voaram na direção do vetor dessa influência sob influência externa. Nas condições experimentais, eles se comportavam como se esbarrassem em uma parede invisível toda vez que se aproximavam dos limites de uma região com volume muito pequeno. O correspondente é publicado em Cartas de Revisão Física. O experimento foi mal interpretado pela mídia como "criando matéria com massa negativa" (em teoria, permite criar buracos de minhoca para distâncias viagem ao espaço). De fato, obter uma substância com massa negativa, se possível, está muito além do que é alcançável para Ciência moderna e tecnologias.

Os átomos de rubídio foram forçados a se mover na direção oposta ao vetor da força aplicada a eles. A mídia interpretou isso como a criação de uma substância com uma "massa negativa"

Os autores do trabalho desaceleraram os átomos de rubídio com um laser (uma diminuição na velocidade de uma partícula significa seu resfriamento). No segundo estágio de resfriamento, os átomos mais energéticos foram autorizados a deixar o volume resfriado. Isso o esfriou ainda mais, da mesma forma que a evaporação dos átomos de refrigerante esfria o conteúdo de uma geladeira doméstica. Na terceira etapa, um conjunto diferente de lasers foi usado, cujos pulsos mudaram o spin (simplificado, o sentido de rotação em torno de próprio eixo) partes de átomos.

Como alguns átomos no volume resfriado continuaram a ter um spin normal, enquanto outros receberam um spin inverso, a interação entre eles adquiriu um caráter incomum. Em comportamento normal, os átomos de rubídio colidindo se separariam em lados diferentes. Os átomos centrais empurrariam os externos para fora, acelerando-os na direção da aplicação da força (o vetor de movimento do primeiro átomo). Devido à inconsistência nos spins, na prática, os átomos de rubídio resfriados a pequenas frações de um kelvin não se separavam após as colisões, permanecendo no volume inicial, igual a cerca de um milésimo de milímetro cúbico. Do lado de fora, parecia que eles estavam batendo em uma parede invisível.

Uma analogia muito distante para um grupo de átomos com spins diferentes - uma colisão de dois ou mais Bolas de futebol, impacto lateral pré-torcido antes de girar em torno de seu eixo em diferentes direções. É claro que as direções e velocidades de seu movimento após a colisão diferirão significativamente dos mesmos resultados para bolas comuns. Mas isso não significa que as bolas mudaram de massa física. Apenas a natureza de sua interação um com o outro mudou. Também no experimento, a massa dos átomos não se tornou negativa. Em um campo gravitacional, eles ainda cairiam. O que realmente mudou foi apenas onde eles se moviam após colisões com outros átomos semelhantes, mas "rotavam" em torno de seu eixo na outra direção.

O comportamento dos átomos de rubídio no experimento corresponde à definição de massa efetiva negativa em física. É usado, por exemplo, para descrever o comportamento de um elétron em estrutura de cristal. Para ele, a massa formal depende da direção do movimento em relação aos eixos do cristal. Movendo-se em uma direção, ele mostrará uma variação (dispersão), na outra - outra. O conceito de massa efetiva foi introduzido para eles porque, caso contrário, ao descrever seu espalhamento por fórmulas, a massa passaria a depender da energia, o que não é muito conveniente para os cálculos. Um exemplo de massa efetiva negativa é o comportamento de buracos em semicondutores, com os quais todos os usuários de eletrônicos modernos precisam lidar.

A maioria da mídia, incluindo a russa, interpretou o experimento como a criação de uma substância com massa negativa. Em teoria, a matéria com propriedades semelhantes poderia ser usada para manter os buracos de minhoca em funcionamento, permitindo viagens de longa distância no espaço e no tempo em tempo próximo de zero. A possibilidade prática de criar tal substância, assim como os próprios buracos de minhoca, ainda não foi comprovada. Mesmo que seja possível, não é realista obtê-lo com as modernas capacidades técnicas da humanidade.

NO física Teórica, massa negativaé o conceito de uma substância hipotética cuja massa tem o valor oposto da massa matéria normal(assim como uma carga elétrica pode ser positiva e negativa). Por exemplo, -2 kg. Tal matéria, se existisse, violaria uma ou mais condições energéticas e exibiria algumas propriedades estranhas. De acordo com algumas teorias especulativas, a matéria de massa negativa pode ser usada para criar buracos de minhoca ( buracos de minhoca) no espaço-tempo.

Parece fantasia absoluta, mas...

Pela primeira vez na história da ciência, físicos da Universidade de Washington recriaram as condições sob as quais a matéria, um certo tipo de líquido, exibe as propriedades de "massa negativa". O comportamento desse fluido é totalmente coerente com o conceito de massa negativa, quando um vetor de força atuando em uma determinada direção é aplicado a ele, esse fluido começa a se mover com aceleração na direção oposta. Tal efeito é difícil de obter mesmo em laboratório, “mas pode ser usado para estudar e explicar alguns fenômenos astrofísicos anteriormente inexplicáveis”, explica Michael Forbes, professor de física e astronomia da Universidade de Washington.

De um ponto de vista hipotético, a matéria pode ter massa negativa da mesma forma que as cargas elétricas têm polaridade positiva ou negativa. As pessoas raramente pensam nesse aspecto, porque no mundo ao nosso redor apenas o lado "positivo" da massa se manifesta. De acordo com a segunda lei de Newton, se você aplicar uma força constante a um objeto, ele se moverá com aceleração constante na direção dessa força.

“Com base na Segunda Lei de Newton, quase tudo o que vemos ao nosso redor opera”, diz Michael Forbes, “No entanto, a matéria com massa negativa reage à força aplicada a ela de maneira absolutamente oposta, começa a se mover na direção da força que lhe é aplicada”.


Figura 1. Expansão anisotrópica de um condensado de Bose-Einstein com coeficientes diferentes forças de adesão. Resultados reais os experimentos estão em vermelho, os resultados de previsão na simulação estão em preto

O gráfico inferior é uma seção ampliada do quadro do meio na linha inferior da Figura 1. O gráfico inferior mostra uma simulação 1D da densidade total versus tempo na região onde a instabilidade dinâmica apareceu pela primeira vez.

O chamado condensado de Bose-Einstein, uma nuvem de átomos de rubídio resfriado quase a uma temperatura zero absoluto. Sob tais condições, o movimento térmico das partículas praticamente para e, graças à vanguarda das leis mecânica quântica, essa nuvem de átomos adquire função de onda e se comporta como um grande átomo sólido. Além disso, o condensado de Bose-Einstein, devido ao movimento síncrono dos átomos, tem as propriedades de um superfluido, um líquido superfluido, cujo coeficiente de viscosidade é zero.

Com a ajuda da luz laser com certos parâmetros, os cientistas desaceleraram os átomos de rubídio quase até uma parada completa, e os átomos "quentes" que não puderam ser desacelerados foram expulsos do espaço da armadilha usando a mesma luz laser. A armadilha na qual o condensado de Bose-Einstein foi "conduzido" tinha uma forma esférica e um tamanho de apenas 100 mícrons. Neste momento, o condensado ainda tinha a massa "positiva" usual, mas a violação intencional da integridade da armadilha levou à violação da forma esférica ideal do condensado, e os átomos de rubídio saíram da armadilha.

E nesse momento começou o mais interessante. Os cientistas usaram um conjunto de lasers adicionais que mudaram a direção de rotação dos átomos de rubídio. E após esse "tratamento" o superfluido condensado adquiriu as propriedades de uma massa negativa. "Assim que os átomos atingem o limite da transição de massa da região positiva para a negativa, eles aceleram acentuadamente em direção oposta"- diz Michael Forbes, - "É como se os átomos de rubídio fossem refletidos de uma parede invisível."

A técnica acima para obter matéria com uma massa "negativa" permitiu aos cientistas evitar alguns dos problemas e dificuldades que os cientistas encontraram durante tentativas semelhantes anteriores. "Graças ao controle completo e preciso de todos os parâmetros do experimento, fomos capazes de recriar as condições sob as quais um limite claro da "reversão de polaridade" da massa de matéria aparece na região experimental", diz Michael Forbes , "Algo semelhante pode ocorrer nas profundezas de objetos astronômicos exóticos, como estrelas de nêutrons, buracos negros e aglomerados densos matéria escura. Agora temos a oportunidade de experimentar e simular em laboratório fenômenos fundamentais que ocorrem apenas em um meio Ambiente os objetos do espaço acima"

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Mas já nos está sendo prometido que em breve o líquido autofluido fluirá para as torneiras por si mesmo, e agora estamos tendo a Sexta Extinção. Não muito tempo atrás, um cérebro artificial foi desenvolvido e, pela primeira vez, os órgãos foram congelados e descongelados com sucesso.

Salvou

Buraco de minhoca hipotético no espaço-tempo

No laboratório da Universidade de Washington, foram criadas condições para a formação de um condensado de Bose-Einstein em volume inferior a 0,001 mm³. As partículas foram desaceleradas por um laser e esperaram que a mais energética delas deixasse o volume, o que resfriava ainda mais o material. Nesta fase, o fluido supercrítico ainda tinha uma massa positiva. No caso de um vazamento no vaso, os átomos de rubídio se espalhariam em diferentes direções, já que os átomos centrais empurrariam os átomos extremos para fora, e eles acelerariam na direção da aplicação da força.

Para criar uma massa efetiva negativa, os físicos usaram um conjunto diferente de lasers que mudaram o spin de alguns átomos. Como a simulação prevê, em algumas áreas do vaso, as partículas devem adquirir uma massa negativa. Isso é claramente visto no aumento acentuado da densidade da matéria em função do tempo nas simulações (no diagrama inferior).


Figura 1. Expansão anisotrópica de um condensado de Bose-Einstein com diferentes coeficientes de força coesiva. Os resultados reais do experimento estão em vermelho, os resultados da previsão na simulação estão em preto

O diagrama inferior é uma seção ampliada do quadro do meio na linha inferior da Figura 1.

O diagrama inferior mostra uma simulação 1D da densidade total versus tempo na região onde a instabilidade dinâmica apareceu pela primeira vez. As linhas pontilhadas separam três grupos de átomos com velocidades no quase-momento, onde a massa efetiva começa a se tornar negativa (linha superior). O ponto de massa efetiva negativa mínima é mostrado (meio) e o ponto onde a massa retorna a valores positivos (linha inferior). Os pontos vermelhos indicam os locais onde o quase-momento local se encontra na região da massa efetiva negativa.

A primeira linha de gráficos mostra que durante experimento físico a matéria se comportou exatamente de acordo com os resultados da simulação, que prevê o aparecimento de partículas com massa efetiva negativa.

Em um condensado de Bose-Einstein, as partículas se comportam como ondas e, portanto, se propagam em uma direção diferente da que as partículas normais de massa efetiva positiva deveriam se propagar.

Para ser justo, deve-se dizer que, repetidamente, os físicos registraram resultados durante experimentos quando as propriedades da matéria de massa negativa se manifestaram, mas esses experimentos podem ser interpretados de maneiras diferentes. Agora, a incerteza é amplamente eliminada.

Artigo científico publicado em 10 de abril de 2017 na revista Cartas de Revisão Física(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, disponível por assinatura). Uma cópia do artigo antes de enviá-lo à revista foi postada em 13 de dezembro de 2016 em acesso livre em arXiv.org (arXiv:1612.04055).

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"Técnica-juventude", 1990, nº 10, p. 16-18.

Digitalizado por Igor Stepikin

Tribuna de hipóteses ousadas

Ponkrat BORISOV, engenheiro
Massa Negativa: Voo Livre para o Infinito

  • Artigos sobre este tópico têm aparecido em revistas de física estrangeiras e soviéticas de tempos em tempos por mais de 30 anos. Mas, curiosamente, eles ainda não parecem ter atraído a atenção dos divulgadores. Mas o problema da massa negativa, e mesmo em cenário científico- um grande presente para os amantes dos paradoxos da física moderna e escritores de ficção científica. Mas tal é a propriedade literatura especial: a sensação nele pode permanecer escondida por décadas ...
  • Então, nós estamos falando sobre uma forma hipotética de matéria, cuja massa é de sinal oposto ao usual. A pergunta surge imediatamente: o que isso realmente significa? E imediatamente fica claro: não é tão fácil definir corretamente o conceito de massa negativa.
  • Sem dúvida, deve ter a propriedade de repulsão gravitacional. Mas acontece que isso por si só não é suficiente. Na física moderna, quatro tipos de massa são estritamente distinguidos:
  • ativo gravitacional - aquele que atrai (se for positivo, claro);
  • passivo gravitacional - aquele que é atraído;
  • inerte, que adquire uma certa aceleração sob a ação de uma força aplicada (a \u003d F / m);
  • finalmente, a massa de repouso de Einstein, que define a energia total do corpo (E = mC 2).
  • No quadro das teorias geralmente aceitas, todas são iguais em magnitude. Mas é necessário distinguir entre eles, e isso fica claro apenas ao tentar determinar a massa negativa. O fato é que será completamente oposto ao usual apenas se todos os quatro tipos se tornarem negativos.
  • Com base nessa abordagem, no primeiro artigo sobre o tema, publicado em 1957, físico inglês X. Bondy determinou as propriedades básicas da "massa negativa" por meio de provas rigorosas.
  • Pode até não ser muito difícil repeti-los aqui, porque eles são baseados apenas na mecânica newtoniana. Mas isso vai atrapalhar nossa história, e então há muitas "sutilezas" físicas e matemáticas. Portanto, vamos direto aos resultados, principalmente porque eles são bastante claros.
  • Em primeiro lugar, a “matéria negativa” deve repelir gravitacionalmente quaisquer outros corpos, isto é, não apenas com massa negativa, mas também com massa positiva (enquanto a matéria comum, ao contrário, sempre atrai matéria de ambos os tipos). Além disso, sob a ação de qualquer força, até a força de inércia, ela deve se mover na direção vetor oposto esta força. E, finalmente, sua energia total de Einstein também deve ser negativa.
  • Portanto, a propósito, deve-se enfatizar que nossa matéria incrível- não antimatéria, cuja massa ainda é considerada positiva. Por exemplo, por ideias modernas, "Anti-Terra" da antimatéria giraria em torno do Sol exatamente na mesma órbita do nosso planeta natal.
  • Tudo isso é quase óbvio. Mas então o incrível começa.
  • Vamos pegar a mesma gravidade. Se dois corpos comuns se atraem e se aproximam, e duas antimassas se repelem e se espalham, então o que acontece durante a interação gravitacional de massas de sinais diferentes?
  • Deixe estar caso mais simples: um corpo (digamos, uma bola) feito de matéria com massa negativa -M está atrás de um objeto (vamos chamá-lo de "foguete" - agora vamos descobrir o porquê) com uma massa positiva igual +M. É claro que o campo gravitacional da bola repele o foguete, enquanto ele próprio atrai a bola. Mas segue daqui (isto é novamente provado estritamente) que todo o sistema se moverá ao longo de uma linha reta conectando os centros de duas massas, com uma aceleração constante proporcional à força da interação gravitacional entre elas!
  • É claro que, à primeira vista, essa imagem de movimento espontâneo e sem causa “prova” apenas uma coisa: a antimassa com as propriedades que atribuímos a ela na definição desde o início simplesmente não pode existir. Afinal, recebemos, ao que parece, um monte de violações das leis mais imutáveis.
  • Bem, a lei da conservação do momento, por exemplo, não está sendo completamente violada aqui? Ambos os corpos, sem razão alguma, correm na mesma direção, enquanto nada se move na direção oposta. Mas lembre-se que uma das massas é negativa! Mas isso significa que seu impulso, independentemente da velocidade, tem um sinal de menos: (-M) V, e então impulso total sistema de dois corpos ainda é zero!
  • O mesmo vale para a energia cinética total do sistema. Enquanto os corpos estão em repouso, é igual a zero. Mas não importa o quão rápido eles se movam, nada muda: a massa negativa da bola, em plena conformidade com a fórmula (-M)V 2 /2, acumula energia cinética negativa, que compensa exatamente o aumento energia positiva foguetes.
  • Se tudo isso parece absurdo, então talvez vamos “bater uma cunha com uma cunha” - vamos tentar confirmar um absurdo com outro? Desde a sexta série, sabemos que o centro de massas pontuais iguais (positivas, claro) está no meio entre elas. Então - como você gostaria da seguinte saída? O centro de massas pontuais iguais de SINAL DIFERENTE encontra-se, embora em uma linha reta passando por eles, mas não dentro, mas FORA do segmento que os conecta, no ponto ±Ґ ?!
  • Bem, é mais fácil?
  • A propósito, essa conclusão já é bastante elementar, e todos podem repeti-la se quiserem, possuindo física no nível da mesma sexta série.
  • Quem não acredita em uma palavra e quer ter certeza de que todos os cálculos estão corretos pode consultar um dos últimas publicações sobre este tópico - artigo físico americano R. Forward "Motor de foguete na substância de massa negativa", publicado na revista traduzida " Engenharia aeroespacial» Nº 4 para 1990.
  • Mas, talvez, o leitor sofisticado pense que mesmo sem nenhum cálculo ele entendeu onde a "tília" foi escorregada para ele? De fato: em todos esses argumentos elegantes, a pergunta é abafada: de onde veio uma missa tão maravilhosa? Afinal, seja qual for sua origem, será preciso energia para “extrair”, “fabricar” ou, digamos, entregá-lo ao cenário de ação, o que significa...
  • Ai, leitor sofisticado! Energia, é claro, será necessária, mas novamente negativa. Nada pode ser feito: na fórmula de Einstein para a energia total do corpo E = Ms 2, nossa maravilhosa massa tem o mesmo sinal de menos. Isso significa que a "produção" de um par de corpos com massas IGUAIS de sinais DIFERENTES exigirá ZERO energia total. O mesmo se aplica à entrega e a quaisquer outras manipulações.
  • Não - por mais paradoxais que sejam todos esses resultados, conclusões estritas afirmam que a presença de antimassa não contradiz não apenas a mecânica newtoniana, mas também teoria geral relatividade. Não foi possível encontrar quaisquer proibições lógicas sobre a sua existência.
  • Bem - se a teoria "permite", então vamos pensar, por exemplo, - o que pode acontecer quando contato físico duas partículas idênticas de matéria com massas positivas e negativas? Com a antimatéria "comum", tudo fica claro: a aniquilação ocorrerá com a liberação da energia total de ambos os corpos. Mas se uma das duas massas iguais for negativa, então sua energia total, como acabamos de entender, é zero. Mas o que vai acontecer com eles na realidade - esta já é uma questão que vai além da teoria.
  • O resultado de tal evento só pode ser conhecido empiricamente. É impossível “calcular” – afinal, não temos ideia do “mecanismo de ação” da massa negativa, seu “ arranjo interno”(como, no entanto, não sabemos isso sobre a massa do usual). Teoricamente, uma coisa é clara: em qualquer caso, a energia total do sistema permanecerá zero. Temos o direito de apresentar apenas uma HIPÓTESE, como faz o mesmo Forward. Segundo sua suposição, interação física aqui não leva à aniquilação, mas à chamada "anulação", ou seja, a aniquilação mútua "silenciosa" das partículas, seu desaparecimento sem qualquer liberação de energia.
  • Mas, repetimos, apenas um experimento poderia confirmar ou refutar essa hipótese.
  • Pelas mesmas razões, não sabemos nada sobre como "fazer" massa negativa (se possível). A teoria apenas afirma que duas massas iguais sinal oposto em princípio, podem surgir sem custos de energia. E assim que esse par de corpos aparecer, ele voará, acelerando, em linha reta até o infinito...
  • R. Forward em seu artigo já “projetou” um motor de massa negativa que pode nos levar a qualquer ponto do Universo em qualquer aceleração que definirmos. Acontece que tudo o que é necessário para isso é ... um par de boas molas (todas as interações da "massa negativa" com a usual através de forças elásticas, é claro, também são calculadas em detalhes).
  • Então, vamos colocar nossa massa maravilhosa, igual em tamanho à massa do foguete, no meio de seu "compartimento do motor". Se você precisar voar para a frente, estique a mola da parede traseira e prenda seu corpo de massa negativa. Imediatamente por causa de seus "pervertidos" propriedades inerciais ele se precipitará não para onde é puxado, mas na direção exatamente oposta, arrastando o foguete junto com ele com uma aceleração proporcional à força da tensão da mola.
  • Para parar a aceleração, basta soltar a mola. E para desacelerar e parar o navio, você precisa usar uma segunda mola presa à parede frontal do compartimento do motor.
  • E, no entanto, há uma refutação parcial do "motor livre"! É verdade que vem de um lado completamente inesperado. Mas mais sobre isso no final.
  • Enquanto isso, vamos procurar lugares onde possa haver grandes quantidades de massa negativa. Tais lugares são sugeridos pelos vazios gigantes encontrados em mapas tridimensionais de grande escala da distribuição de galáxias no Universo - fenômenos que são mais interessantes por si mesmos. Como pode ser visto a partir da fig. 2, as dimensões dessas cavidades, que também são chamadas simplesmente de "bolhas", são de cerca de 100 milhões de anos-luz (enquanto as dimensões de nossa galáxia são de cerca de 0,06 milhão de anos-luz). Assim, na maior escala, o Universo tem uma estrutura "espumosa".
  • Os limites das bolhas são claramente marcados por aglomerados um grande número galáxias. Praticamente não há bolhas no interior e, se forem encontradas lá, são objetos muito incomuns. Eles são caracterizados pelos espectros de poderosa radiação de alta frequência. Acredita-se agora que as bolhas contêm galáxias "falhadas" ou nuvens de gás de hidrogênio comum.
  • Mas é possível supor que a estrutura "espuma" do Universo seja o resultado de sua formação a partir do mesmo número de partículas de massa negativa e positiva? A propósito, uma consequência muito atraente decorre de tal explicação: a massa total do Universo sempre foi e permanece igual a zero. Em seguida, as bolhas são lugares naturais para menos-massa, cujas partículas tendem a se dispersar o mais longe possível umas das outras. E a massa positiva é empurrada para a superfície das bolhas, onde, sob a influência das forças da gravidade, forma galáxias e estrelas. Aqui podemos lembrar o artigo de A. A. Baranov, que apareceu em 1971 no nº 11 da revista Izvestia Vuzov. Física". Não é considerado modelo cosmológico Universo com partículas com massas de ambos os signos. Usando este modelo, o autor explica as estimativas experimentais da constante cosmológica e do redshift de Hubble, bem como algumas fenômenos anômalos observadas em galáxias em interação.
  • Outro sinal possível grandes quantidades massa negativa - a presença de "correntes" muito rápidas em estruturas de grande escala do Universo. Assim, o superaglomerado que contém nossa Galáxia "flui" a uma velocidade de 600 km/s em relação ao fundo em repouso. radiação relíquia. Tal velocidade não se encaixa no quadro das teorias da formação de galáxias a partir de matéria escura fria. R. Forward propõe tentar explicar este fenômeno levando em conta a repulsão coletiva de superaglomerados de bolhas contendo massa negativa.
  • Assim, a matéria negativa só pode se espalhar. Mas isso, ao que parece, é a refutação parcial de muitas das conclusões que foram discutidas. Afinal, a propriedade de repulsão gravitacional das partículas da matéria, qualquer que seja sua natureza, inevitavelmente leva ao fato de que essas partículas não podem se unir sob a influência das forças gravitacionais. Além disso, como uma partícula de massa negativa sob a influência de qualquer força se move na direção oposta ao vetor dessa força, as interações interatômicas comuns não podem ligar essas partículas a corpos “normais”.
  • Mas esperamos que o leitor, no entanto, tenha gostado de todos esses argumentos ...

    • ), mesmo que esses materiais sejam criados e relativamente bem estudados.

    Isso também pode ser chamado de material criado a partir de alguns tipos de átomos exóticos, em que o papel do núcleo (partícula carregada positivamente) é desempenhado por um pósitron (positrônio) ou um múon positivo (muônio). Existem também átomos com um múon negativo em vez de um dos elétrons (o átomo muônico).

    massa negativa

    Pode-se observar que um objeto com massa inercial negativa irá acelerar na direção oposta àquela em que foi empurrado, o que pode parecer estranho.

    Se estudarmos a massa inercial, a massa gravitacional passiva e a massa gravitacional ativa separadamente, a lei da gravitação universal de Newton terá a seguinte forma:

    Assim, objetos com massa gravitacional negativa (tanto passiva quanto ativa), mas com massa inercial positiva, serão repelidos por massas ativas positivas e atraídos por massas ativas negativas.

    Análise direta

    Embora partículas com massa negativa sejam desconhecidas, os físicos (originalmente G. Bondi e Robert L. Forward (Inglês) russo ) foram capazes de descrever algumas das propriedades esperadas que tais partículas podem ter. Assumindo que todos os três tipos de massas são iguais, é possível construir um sistema onde massas negativas são atraídas por massas positivas, enquanto massas positivas são repelidas por massas negativas. Ao mesmo tempo, massas negativas criarão uma força atrativa entre si, mas serão repelidas devido às suas massas inerciais negativas.

    No valor negativo e valor positivo, a força será negativa (repulsiva). À primeira vista, parece que a massa negativa aceleraria para longe da massa positiva, mas como esse objeto também teria uma massa inercial negativa, ele aceleraria na direção oposta. Além disso, Bondy mostrou que se ambas as massas são iguais em valor absoluto, mas diferem em sinal, então sistema geral partículas positivas e negativas irão acelerar indefinidamente sem qualquer influência adicional no sistema de fora.

    Esse comportamento é estranho, pois é completamente inconsistente com nossa ideia de " universo comum do trabalho com massas positivas. Mas é completamente matematicamente consistente e não apresenta contradições.

    Pode parecer que tal representação viola a lei de conservação da quantidade de movimento e/ou energia, mas temos as massas iguais em valor absoluto, uma é positiva e a outra é negativa, o que significa que a quantidade de movimento do sistema é zero se ambos se movem juntos e aceleram juntos, independentemente da velocidade:

    E a mesma equação pode ser calculada para a energia cinética:

    Forward estendeu a pesquisa de Bondi para casos adicionais e mostrou que, mesmo que duas massas e não sejam iguais em valor absoluto, as equações ainda permanecem consistentes.

    Algumas propriedades introduzidas por essas suposições parecem incomuns, por exemplo, em uma mistura de gás de matéria positiva e gás de matéria positiva. matéria negativa a parte positiva aumentará sua temperatura indefinidamente. No entanto, em tal caso parte negativa mistura será resfriada na mesma taxa, equalizando assim o equilíbrio. Geoffrey A. Landis (Inglês) russo observou outras aplicações da análise de Forward, incluindo indicações de que, embora as partículas com massa negativa se repelissem gravitacionalmente, mas forças elétricas, por exemplo, as cargas se atraem (diferentemente das partículas com massa positiva, onde tais partículas se repelem). Como resultado, para partículas com massa negativa, isso significa que as forças gravitacionais e eletrostáticas são invertidas.

    Forward propôs um projeto para o motor naves espaciais usando massa negativa, que não requer um influxo de energia e um fluido de trabalho para obter uma aceleração arbitrariamente grande, embora, é claro, o principal obstáculo seja que a massa negativa permaneça completamente hipotética. Consulte acionamento diametral.

    Forward também cunhou o termo "anulação" para descrever o que acontece quando a matéria normal e negativa se encontram. Espera-se que eles possam mutuamente aniquilar ou "anular" a existência um do outro, e depois disso não haverá mais energia. No entanto, é fácil mostrar que algum momento pode permanecer (não permanecerá se eles se moverem na mesma direção, conforme descrito acima, mas eles precisam se mover um em direção ao outro para se encontrarem e se anularem mutuamente). Isso pode, por sua vez, explicar por que quantidades iguais a matéria ordinária e negativa não surgem repentinamente do nada (o contrário da anulação): neste caso, o momento de cada uma delas não será conservado.

    Matéria exótica na relatividade geral

    Em que direção cai a antimatéria?

    Artigo principal: Interação gravitacional da antimatéria

    Maioria físicos modernos acredita que a antimatéria tem uma massa gravitacional positiva e deve cair como matéria comum. Ao mesmo tempo, porém, alguns pesquisadores acreditam que até agora não há evidência experimental este fato. Isso se deve à dificuldade pesquisa direta forças gravitacionais ao nível das partículas. A distâncias tão pequenas, as forças elétricas têm precedência sobre uma força muito mais fraca. interação gravitacional. Além disso, as antipartículas devem ser mantidas separadas de suas contrapartes convencionais ou serão aniquiladas rapidamente. Obviamente isso dificulta medição direta passiva massa gravitacional antimatéria. Experimentos com antimatéria ATHENA ATENA ) e ATRAP (eng. UMA ARMADILHA ) pode em breve fornecer respostas.

    As respostas para a massa inercial, no entanto, são conhecidas há muito tempo a partir de experimentos com uma câmara de bolhas. Eles mostram de forma convincente que as antipartículas têm uma massa inercial positiva, igual à massa partículas "comuns", mas a carga elétrica oposta. Nesses experimentos, a câmara é exposta a constantes campo magnético, o que faz com que as partículas se movam em uma hélice. O raio e a direção desse movimento correspondem à razão carga elétricaà massa inerte. Os pares partícula-antipartícula se movem ao longo de linhas helicoidais em direções opostas, mas com os mesmos raios. A partir desta observação, conclui-se que suas razões de carga elétrica para massa inercial diferem apenas em sinal.

    Notas

    Seções principais
    Acústica geral (física) Acústica geométrica Psicoacústica Bioacústica Eletroacústica Hidroacústica Acústica ultrassônica Acústica quântica (acustoeletrônica) Fonética acústica (Acústica da fala)
    Acústica aplicada Acústica arquitetônica (Acústica da construção) Aeroacústica Acústica musical Acústica de transporte Acústica médica Acústica digital
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