O altă senzație „științifică” din străinătate m-a făcut să tremur – s-a dovedit a fi atât de stupid. Unii oameni de știință au spus că au fost capabili, spun ei, să obțină efectul de „masă negativă”, iar jurnaliștii rețelei au spart această glumă din aprilie publicațiilor. Să analizăm articolul lui Ilya Khel de la hi-news.ru despre acest eveniment.

Știrea spune că fizicienii de la Universitatea din Washington au creat un lichid cu o masă negativă. Semnul unei astfel de mase, cred fizicienii este următorul: „Impingeți-l și, spre deosebire de toate obiectele fizice din lume pe care le cunoaștem, nu se va accelera în direcția împingerii. Ea accelerează în reversul". Acest lucru a fost declarat de Michael Forbes, profesor asistent, fizician și astronom la Universitatea din Washington, iar studiul în sine a apărut în Physical Review Letters.

Se explică în continuare că, ipotetic, materia, se presupune, poate avea o masă negativă, spun ei, în același sens în care incarcare electrica poate fi atât negativ, cât și pozitiv. Și fizicienii citează „A doua lege” a lui Isaac Newton ca o ilustrare în acest sens - forța care acționează asupra unui corp este egală cu produsul dintre masa corpului și accelerația dată de această forță.

Mai mult, aparent, Ilya Khel însuși explică această „lege”: „Dacă împingi un obiect, acesta va accelera în direcția împingerii tale. Masa o va accelera în direcția forței.” Și Forbes susține că „ne-am obișnuit cu această stare de lucruri” și adaugă: „Cu masă negativă, dacă împingi ceva, se va accelera spre tine”.

Deci, fizicienii respectați din SUA știu puține despre fizică. Să aruncăm o privire la declarațiile lor. În primul rând, nu există o singură lucrare în lume în care să fie revelată esența fizică a masei. În al doilea rând, nu există o singură definiție a acestei mărimi fizice în lume. Adică nimeni în lume nu știe astăzi ce este masa. Căutarea unei definiții și identificare a esenței masei este una dintre cele mai multe sarcini reale fizicii moderne.

Cum ies fizicienii din aceasta situatie? Ele derivă masa din a doua lege a lui Newton, aceeași menționată în articol. Cu toate acestea, acești fizicieni se pare că nu au citit lucrarea lui Newton. Și a introdus O AȘA masă ca coeficient de proporționalitate și nu ca mărime fizică. Adică, cu masa luată din „A doua lege” a lui Newton, nu pot fi efectuate operații.

Astăzi, masa înseamnă inerție - și doar previne accelerația, adică, potrivit autorilor articolului, se comportă ca masa negativă. Și această eroare este o consecință a unei neînțelegeri de către fizicienii americani a esenței fizice a masei.

Acum despre „A doua lege” a lui Newton. Aceasta nu este o lege. Aceasta este expresia obișnuită pentru o nouă mărime fizică, care în această expresie este notă cu litera „F” și numită cuvântul „Forță”. Multe mărimi fizice sunt scrise în acest fel, de exemplu, l \u003d vt (calea este egal cu produsul viteza ori timpul), sau S = ab (aria este egală cu produsul dintre lungime și lățime), etc.

De fapt nu este. Chiar dacă se aderă la „legile” lui Newton, din ele reiese clar că masa generează forța centrală a gravitației, adică masa are proprietăți centrifuge, unde există doar 0 și infinit. Fără argumente pro sau contra. Prin urmare, fizica a ajuns la concluzia cu mult timp în urmă: masa poate fi fie egală cu zero, fie poate avea o valoare pozitivă.

Acum hai să explic ce este masa. Se lucrează la teorie unificată domeniu, am reușit să fac ceva progrese în această direcție. Masa este complexă. cantitate fizica, care include: 1) numărul de particule din „corp”, 2) mișcarea acestora, 3) geometria traiectoriei de mișcare, 4) probabilitatea de a găsi particule într-un loc sau altul al acestei traiectorii. Și cel mai important, un corp are un număr infinit de mase. Această proprietate a fost descoperită în secolul al XIX-lea celebru fizician Mach, dar apoi nu a putut explica.

Prin urmare, atunci când se acționează cu forța asupra unei mase, nu se poate judeca semnul acestei mase după direcția mișcării sale. Vă dau un exemplu. Dacă luăm un corp în rotație - un vârf - și îi aplicăm o forță, atunci corpul se va mișca într-o direcție perpendiculară pe forța aplicată. Și această proprietate a giroscopului este predată în fizică la școală. Aceasta este masa negativă pentru tine! Fizicienii din SUA pur și simplu nu au mers în clasa a VIII-a.

Mai mult, ei înșiși își descriu experimentul, pe care l-au efectuat cu un corp rotativ. Iată cum este descrisă munca „geniilor”: „Împreună cu colegii, el a creat condițiile pentru masă negativă, răcind atomii de rubidiu la o stare de aproape zero absolutși creând astfel un condensat Bose-Einstein. În această stare, prezisă de Shatyendranath Bose și Albert Einstein, particulele se mișcă foarte lent și, urmând principiile mecanica cuantică se comportă ca valurile. De asemenea, se sincronizează și se mișcă la unison ca un superfluid care curge fără pierderi de energie.”

Nu acordați atenție cuvinte înfricoșătoare tip condens. Privește la obiect. aici din nou eroare fatala. Autorul relatează temperatura scazuta cu viteza particulelor, spun ei, se mișcă încet.

Dar temperatura nu este viteza de mișcare a particulelor într-un curent, ci viteza de mișcare a unei piese într-o direcție perpendiculară pe aceasta! De exemplu, dacă un fluid curge paralel cu un perete, atunci nu exercită nicio presiune asupra acestuia. Presiunea este rezultatul unui impact perpendicular asupra peretelui vasului. Acest lucru ne-a fost transmis perfect de profesorii de la institutul de la Departamentul de Motoare Rachete. În ele, debitul este principalul indicator cu care lucrează.

Prin urmare, temperatura scăzută este flux laminar, și la temperatură înaltă - turbulente. Nu are nimic de-a face cu condensul aici.

Mai departe: „Conduși de Peter Engels, profesor de fizică și astronomie la Universitatea din Washington, oamenii de știință de la etajul șase al Webster Hall au creat aceste condiții folosind lasere pentru a încetini particulele, făcându-le mai reci și permițând particule fierbinți, de înaltă energie. să scape ca aburul, răcind și mai mult materialul”.

Aici este descris cu precizie că particulele cu un gradient transversal excesiv sunt eliminate de lasere.

Mai departe: „Laserele au capturat atomii ca și cum s-ar afla într-un bol de dimensiune mai mică de o sută de microni. În această etapă, rubidiul superfluid avea masa obișnuită. Ruptura vasului a permis rubidiului să scape, extinzându-se pe măsură ce rubidiul din centru a fost forțat să iasă”.

Tradus în limbaj comun, aceasta înseamnă că atomii de rubidiu au fost plasați într-o structură de interferență creată de lasere. Această structură are o geometrie complexă de viteze în sine. Este imposibil să vorbim despre vreo direcție aici.

Mai mult: „Pentru a crea o masă negativă, oamenii de știință au folosit un al doilea set de lasere care au împins atomii înainte și înapoi, schimbându-le rotația. Acum, când rubidiul se epuizează suficient de repede, se comportă ca și cum ar avea o masă negativă. „Apăsați-l și va accelera direcție inversă", spune Forbes. "Este ca și cum rubidiul lovește un perete invizibil."

Aici intră în scenă o altă cantitate fizică - spin. În timp ce lucram la cartea „Vidul: concept, structură, proprietăți”, a trebuit să mă consulte cu unul dintre principalele departamente de fizică despre spin. instituții fiziceţări. Șeful catedrei mi-a spus cam așa: „De mai bine de douăzeci de ani studiez spin, mi-am scris tezele de doctorat și de doctorat despre asta, nu există specialiști mai buni decât mine, dar nu îmi pot explica ce este spinul. .”

Și are dreptate. Nu există un concept clar despre ce este spin-ul. Prin urmare, este imposibil să schimbi intenționat ceva despre care nu înțelegeți natura. Exemplu: nimeni nu știe limba marțienilor, așa că nimeni nu poate schimba o parte din cuvintele acestei limbi.

În interpretarea mea, spin-ul este un indicator al revenirii sistemului la starea inițială: după câte mișcări fracționale sistemul va ajunge într-o stare care nu se poate distinge de cea anterioară. De exemplu, de obicei sens giratoriu 1 cerc - aceasta este rotirea egală cu 1. În banda Möbius, rotirea este 2 - trebuie să vă deplasați secvențial pe ambele părți ale benzii. Sinusul și cosinusul au un spin de ½.

Există multe opțiuni diferite, dar este imposibil să schimbi rotirea împingând înainte și înapoi. Spinul se modifică doar prin modificarea geometriei spațiului prin care se realizează mișcarea (banda Möbius), sau prin utilizarea unui alt algoritm pentru a descrie mișcarea (sinus, cosinus).

LA din nou fizicienii din SUA au înghețat prostia. Motivul este că s-au angajat să rezolve probleme fără a înțelege esența prevederilor inițiale. Iar jurnaliștii au spulberat această „senzație” ca ergotul.

6,4k 0 5 0

LA fizicii moderne masa este înțeleasă proprietăți diverse obiect fizic:

• Masa inerțială caracterizează măsura inerției corpurilor și apare în a doua lege a lui Newton. Dacă o forță arbitrară în sistem inerțial numărarea accelerează în mod egal diferite inițiale corpuri imobile, atunci acestor corpuri li se atribuie aceeași masă inerțială.
• Masa gravitațională arată forța cu care corpul interacționează cu exteriorul câmpuri gravitaționale- de fapt, această masă stă la baza măsurării masei prin cântărire în metrologia modernă și ce câmp gravitațional creează însuși acest corp (activ masa gravitațională) - această masă apare în legea gravitației universale.
• Masa în repaus stabilește energia totală a corpului conform legii lui Einstein.

Principiul echivalenței lui Einstein afirmă că masa inerțială trebuie să fie egală cu masa gravitațională pasivă, iar legea conservării impulsului cere ca masa gravitațională activă și pasivă să fie egală. Toate dovezi experimentale pe acest moment arată că de fapt sunt întotdeauna la fel. Când luăm în considerare particulele ipotetice cu masă negativă, este important să ghicim care dintre aceste teorii de masă este greșită. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, atunci când se analizează masa negativă, se presupune că principiul echivalenței și legea conservării impulsului încă se aplică.

În 1957, Herman Bondy a sugerat într-o lucrare din Reviews of Modern Physics că masa ar putea fi fie pozitivă, fie negativă. El a arătat că acest lucru nu duce la o contradicție logică dacă toate cele trei tipuri de masă sunt și negative, dar însăși acceptarea existenței masei negative provoacă tipuri de mișcare neintuitive.

Din a doua lege a lui Newton se poate observa că un obiect cu o masă inerțială negativă va accelera în direcția opusă celei în care a fost împins, ceea ce poate părea ciudat.

... electroni în cristal semiconductor dobândește o masă negativă atunci când este accelerată de un câmp electric puternic...

În 2010, fizicienii de la Institutul Max Born (Berlin) au raportat că electronii dintr-un cristal semiconductor dobândesc masă negativă atunci când sunt accelerați de un câmp electric puternic. Dacă câmpul electric este mic, atunci mișcarea unui electron în banda de conducție din cristal respectă legile lui Newton. În acest mod, masa unui electron cristalin este o mică parte din masa unui electron liber.

Cercetătorii au arătat că electronii cristalini la viteze extrem de mari se comportă într-un mod complet diferit. Masa lor devine chiar negativă. Într-unul dintre numerele revistei Physical Review Letters, ei au raportat că au accelerat un electron într-o perioadă foarte scurtă de timp - 100 de femtosecunde până la o viteză de 4 milioane de km pe oră. După aceea, electronul s-a oprit și chiar a început să se miște înapoi, în direcția opusă forța de acționare. Acest lucru poate fi explicat doar prin masa inerțială negativă a electronului.

Astfel, în interiorul cristalului, un electron, în funcție de câmp electric, prezintă proprietățile:

• cvasiparticule cu masă pozitivă dar mai mică decât masa în repaus
• cvasiparticule cu masă inerțială negativă.

În experimente, electronii dintr-un cristal semiconductor de arseniură de galiu au fost accelerați de un impuls electric extrem de scurt, cu o intensitate a câmpului de 30 MV/m și o durată de 300 femtosecunde. Viteza electronilor în funcție de timp a fost măsurată cu mare precizie. Rezultatele sunt în acord cu calculele laureatului Nobel Felix Bloch, realizate de acesta în urmă cu mai bine de 80 de ani. Oamenii de știință germani au investigat mișcarea electronilor în semiconductorul de arseniură de galiu la temperatura camerei. Ei au aplicat eșantionului un impuls de câmp electric de 300 de femtosecunde și 30 de milioane de volți pe metru. Măsurând răspunsul electronilor cu mare precizie, fizicienii au descoperit că primele 100 de femtosecunde ale particulelor, așa cum era de așteptat, au accelerat în direcția „corectă” și au reușit să câștige viteza de 1111 kilometri pe secundă. Dar apoi au încetinit brusc într-o perioadă similară de timp și chiar au început să se miște în direcția opusă, ceea ce poate fi interpretat doar ca sens negativ masa inerțială a electronilor la un moment dat.

Autorii experimentului susțin că rezultatele obținute sunt în concordanță cu calculele teoretice efectuate de fizicianul elvețian, laureat Nobel Felix Bloch acum peste 80 de ani. Oamenii de știință explică efectul ca o manifestare a unei oscilații parțiale Bloch și apariția unui nou mod de transfer de sarcină într-un cristal - transportul lor coerent pe intervale de timp ultrascurte. Cercetătorii cred că acest fenomen poate fi utilizat în electronica de nouă generație care funcționează în intervalul de unități până la zeci de teraherți.

Dacă vorbim despre corpuri mari cu masă negativă, atunci însăși existența lor pare imposibilă, din punctul de vedere al stiinta conventionala. materie negativă nu poate decât să se împrăștie, în timp ce proprietatea de respingere gravitațională a particulelor de materie, indiferent de natura lor, duce inevitabil la faptul că aceste particule nu se pot reuni sub influența forțelor gravitaționale. În plus, deoarece o particulă cu masă negativă sub influența oricărei forțe se mișcă în direcția, vector opus această forță, atunci interacțiunile interatomice obișnuite nu pot lega astfel de particule în corpuri „normale”.

Pagina 1

Masa negativă se prepară din 90% oxid de cadmiu, 7-5% oxid de nichel hidrat, 2-5% motorină.

Masa negativă a bateriilor Alclum și DEAC este formată din cadmiu și fier în raportul Cd: Fe 4: 1; masa negativă a companiei Tudor este realizată din oxid de cadmiu hidrat cu adaos de 4 5% nichel și 3 5% grafit.

Conceptul de masă negativă apare dacă se dorește să reprezinte materia în așa fel încât electronul să se miște tot timpul în același câmp exterior; în acest caz, nu mai rămâne nimic altceva decât să presupunem că decelerația până la viteza zero are loc din cauza masei negative. Desigur, forțele din rețele care provoacă această decelerare sunt complet reale, dar nu în reprezentări. mecanica clasica, ci în conceptele de mecanică ondulatorie a electronilor cristalini.

Particulele cu masă negativă, în general, s-ar comporta foarte ciudat din punctul de vedere al reprezentărilor noastre macroscopice obișnuite. Dacă o astfel de particulă, interacționează cu mediu inconjurator, ar experimenta rezistență la frecare, apoi ar trebui să accelereze continuu și nu să încetinească, ca o particulă obișnuită. Și toate acestea se datorează faptului că masele negative contrazic în general termodinamica clasică obișnuită.

Presupunând particule de masă negativă, credem că sistemele fizice pot avea arbitrar mari energii pozitive, precum și energii negative arbitrar mici, nelimitate de nimic de jos. Această proprietate a sistemelor care conțin particule minus este însă în conflict cu una dintre axiomele inițiale ale termodinamicii - postulatul existenței unei stări de echilibru termodinamic. Cu toate acestea, această stare de echilibru nu este posibilă pentru toată lumea. sisteme fizice. Astfel de sisteme au o stare de echilibru termodinamic.

Instabilitatea de masă negativă modificată a fost descoperită independent în experimente pe instalația DCX-II, unde, după cum s-a dovedit, duce la consecințe complet neașteptate, curioase.

Pentru a ilustra metoda maselor negative, determinăm centrul de greutate al unei plăci omogene rotunde cu raza R cu o decupare sub forma unui cerc cu raza - R (Fig. Deoarece o placă cu o decupaj are o axă de simetrie, centrul său de greutate se află pe această axă.

Proprietățile unei particule cu o masă negativă în repaus sunt destul de neobișnuite. Astfel, de exemplu, la m0r0 vectorul viteză al particulei și vectorul său impuls sunt întotdeauna direcționate în direcții opuse.

Să presupunem că particulele cu masă negativă pot fi emise sau absorbite de sistemele de particule obișnuite, la fel ca, de exemplu, fotonii sau n; - mezoni. Totuși, emisia unei particule minus înseamnă o creștere a energiei și a impulsului sistemului A, exact aceeași cu cea care ar fi cauzată de absorbția unei particule plus a acesteia (conform cu valoare absolută) mase. Și, în mod similar, absorbția unei particule minus de către sistemul B este echivalentă cu emisia unei particule plus de către acest sistem.

Cu toate acestea, folosind particule de masă negativă ca exemplu, am văzut deja că există obiecte care nu pot fi detectate de instrumente convenționale, dar pot fi detectate folosind dispozitive de măsurare fundamental noi. Prin urmare, ar trebui luată în considerare posibilitatea existenței unor sisteme speciale de măsurare capabile să înregistreze particule de masă imaginară.

Când lucrați la prepararea masei alcaline negative și a pastei alcaline, care includ un electrolit alcalin, trebuie respectate toate cerințele de siguranță pentru lucrul cu alcalii (vezi cap.

Ipotetică gaură de vierme în spațiu-timp

În laboratorul Universității din Washington s-au creat condițiile pentru formarea unui condensat Bose-Einstein într-un volum mai mic de 0,001 mm³. Particulele au fost încetinite de un laser și au așteptat ca cei mai energici dintre ele să părăsească volumul, ceea ce a răcit și mai mult materialul. În această etapă, fluidul supercritic avea încă o masă pozitivă. Dacă ermeticitatea vasului ar fi fost încălcată, atomii de rubidiu s-ar împrăștia în laturi diferite, deoarece atomii centrali ar împinge atomii extremi spre exterior, iar aceștia ar accelera în direcția aplicării forței.

Pentru a crea o masă efectivă negativă, fizicienii au folosit un set diferit de lasere care au schimbat rotația unor atomi. După cum prezice simularea, în unele zone ale vasului, particulele ar trebui să dobândească o masă negativă. Acest lucru se vede clar în creșterea bruscă a densității materiei în funcție de timp în simulări (în diagrama de jos).

Figura 1. Expansiunea anizotropă a unui condensat Bose-Einstein cu coeficienți diferiți forte de aderenta. Rezultate reale experimentele sunt în roșu, rezultatele predicției în simulare sunt în negru

Diagrama de jos este o secțiune mărită a cadrului din mijloc din rândul de jos al figurii 1.

Diagrama de jos arată o simulare 1D a densității totale în funcție de timp în regiunea în care a apărut pentru prima dată instabilitatea dinamică. Liniile punctate separă trei grupuri de atomi cu viteze la cvasi-impuls, unde masa efectivă începe să devină negativă (linia superioară). Este prezentat punctul de masă efectivă negativă minimă (mijloc) și punctul în care masa revine valori pozitive(linia de jos). Punctele roșii indică locurile în care se află cvasi-impulsul local în regiunea masei efective negative.

Primul rând de grafice arată că în timpul experiment fizic materia s-a comportat exact ca simulat, ceea ce prezice particulele cu un negativ masa efectivă.

Într-un condensat Bose-Einstein, particulele se comportă ca undele și, prin urmare, se propagă într-o direcție diferită decât ar trebui să se propage particulele normale cu masă efectivă pozitivă.

Pentru dreptate, trebuie spus că fizicienii au înregistrat în mod repetat rezultate în timpul experimentelor când s-au manifestat proprietățile materiei cu masă negativă, dar acele experimente puteau fi interpretate în moduri diferite. Acum incertitudinea este în mare parte eliminată.

Articol științific publicat pe 10 aprilie 2017 în jurnal Scrisori de revizuire fizică(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, disponibil prin abonament). O copie a articolului înainte de a-l trimite revistei a fost postată pe 13 decembrie 2016 la acces liber la arXiv.org (arXiv:1612.04055).

Ipotetică gaură de vierme în spațiu-timp

În laboratorul Universității din Washington s-au creat condițiile pentru formarea unui condensat Bose-Einstein într-un volum mai mic de 0,001 mm³. Particulele au fost încetinite de un laser și au așteptat ca cei mai energici dintre ele să părăsească volumul, ceea ce a răcit și mai mult materialul. În această etapă, fluidul supercritic avea încă o masă pozitivă. În cazul unei scurgeri în vas, atomii de rubidiu s-ar împrăștia în direcții diferite, deoarece atomii centrali ar împinge atomii extremi spre exterior, iar aceștia ar accelera în direcția aplicării forței.

Pentru a crea o masă efectivă negativă, fizicienii au folosit un set diferit de lasere care au schimbat rotația unor atomi. După cum prezice simularea, în unele zone ale vasului, particulele ar trebui să dobândească o masă negativă. Acest lucru se vede clar în creșterea bruscă a densității materiei în funcție de timp în simulări (în diagrama de jos).

Figura 1. Expansiunea anizotropă a unui condensat Bose-Einstein cu diferiți coeficienți de forță de coeziune. Rezultatele reale ale experimentului sunt în roșu, rezultatele predicției din simulare sunt în negru

Diagrama de jos este o secțiune mărită a cadrului din mijloc din rândul de jos al figurii 1.

Diagrama de jos arată o simulare 1D a densității totale în funcție de timp în regiunea în care a apărut pentru prima dată instabilitatea dinamică. Liniile punctate separă trei grupuri de atomi cu viteze la cvasi-impuls, unde masa efectivă începe să devină negativă (linia superioară). Este afișat punctul de masă efectivă negativă minimă (în mijloc) și punctul în care masa revine la valori pozitive (linia inferioară). Punctele roșii indică locurile în care se află cvasi-impulsul local în regiunea masei efective negative.

Primul rând de grafice arată că în timpul experimentului de fizică, materia s-a comportat exact ca simulat, ceea ce prezice apariția particulelor cu o masă efectivă negativă.

Într-un condensat Bose-Einstein, particulele se comportă ca undele și, prin urmare, se propagă într-o direcție diferită decât ar trebui să se propage particulele normale cu masă efectivă pozitivă.

Pentru dreptate, trebuie spus că fizicienii au înregistrat în mod repetat rezultate în timpul experimentelor când s-au manifestat proprietățile materiei cu masă negativă, dar acele experimente puteau fi interpretate în moduri diferite. Acum incertitudinea este în mare parte eliminată.

Articol științific publicat pe 10 aprilie 2017 în jurnal Scrisori de revizuire fizică(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, disponibil prin abonament). O copie a articolului înainte de trimiterea către jurnal a fost plasată pe 13 decembrie 2016 în domeniul public la arXiv.org (arXiv:1612.04055).