Fizičari su napravili uređaj kojim se stvara negativna masa: Nova vrsta lasera je na pomolu Fizičari su napravili uređaj kojim se stvara negativna masa: Nova vrsta lasera je na pomolu
Fizičari sa Univerziteta Rochester napravili su uređaj koji generiše čestice koje se ponašaju kao da imaju negativnu masu. Njihov uređaj stvara čestice koje imaju... Fizičari su napravili uređaj kojim se stvara negativna masa: Nova vrsta lasera je na pomolu

Fizičari sa Univerziteta Rochester napravili su uređaj koji generiše čestice koje se ponašaju kao da imaju negativnu masu. Njihov uređaj stvara čestice koje imaju osobinu i svetlosti i materije. Ovo bi mogla biti osnova za nastanak nove laserske tehnologije, koja bi trošila mnogo manje energije nego današnji laseri.

Negativna masa

Negativna masa je, kao što samo ime kaže, svojstvo materije da joj je masa suprotna od mase normalne materije, tj. ima predznak minus.

Negativna masa nije isto što i negativna težina. Često se masa pogrešno identifikuje sa težinom objekta, pošto se masa objekta često određuje merenjem težine objekta i otud mnoge zabune. Masa je svojstvo tela, ista je i ovde i na Mesecu, Suncu… to je osobina tela da pruža otpor promeni stanja, ona je mera njegove inercije, tromosti, meri se vagom i izražava u kilogramima. Težina je ponašanje tela u gravitacionom polju, sila koja zavisi od gravitacije, meri se dinamometrom i izražava u njutnima.

Ovo neverovatno svojstvo materije da ima negativnu masu se ogleda u tome da ona ispoljava čudne karakteristike i sposobnosti. Na primer, kada je objekat negativne mase gurnut, umesto da ubrza u pravcu u kome je gurnut, on ubrzava unazad. Do skora se pojam negativne mase koristio samo u spekulativnim teorijama, poput teorije o crvotočinama (wormholes).

Hipotetički, materija može da ima negativnu masu na isti način na koji električni napon može biti ili pozitivan, ili negativan. Međutim, u svakodnevnom životu mi vidimo samo pozitivan aspekt Njutnovog drugog zakona kretanja. Sila je jednaka masi objekta pomnoženom sa njegovim ubrzanjem (F=m*a). Drugim rečima, ako neki predmet gurnete, on će ubrzati u smeru guranja. Masa će ubrzati u smeru dejstva sile, ubrzaće od vas. Jednostavno smo navikli da materijalni svet tako funkcioniše.

Međutim sa negativnom masom imamo slučaj da, poput nekakvog nesnosnog psiho-nasrtljivca ona sve više ubrzava ka nama što je više odgurujemo.

Tečnost negativne mase

Aprila 2017. godine, naučnici sa Univerziteta Washington State stvorili su tečnost negativne mase hladeći atome rubidijuma do temperature približne apsolutnoj nuli. Tako su stvorili Boze-Ajnštajnov kondenzat – peto agregatno stanje materije. U tom stanju čestice se kreću toliko ekstremno sporo da poprimaju kvantne osobine i počinju da se ponašaju poput talasa. One se sinhronizuju i počnu da se kreću unisano, skladno u formi poznatoj kao supertečnost, bez ikakvog gubitka energije.

Hlađenje atoma rubidijuma postignuto je laserskim usporavanjem kretanje čestica. Naučnici su prvo laserima usporili kretanje čestica i zarobili atome rubidijuma kao pod staklenim zvonom promera manjeg od stotinu mikrona. U tom momentu supertečnost još uvek je imala regularnu masu. Lomljenje ovog “zvons” bi dozvolilo da rubidijum pokulja napolje šireći se.

Da bi se stvorila negativna masa primenjen je drugi set lasera koji su atome istumbali i promenili im spinove. Kada se “zvono” polomi, rubidijum pokulja u vidu negativne mase. Tačnije, pokulja na unutra.

Uređaj koji stvara negativnu masu

Naučnici sa Univerziteta Rochester pošli su linijom teoretskog istraživanja ponašanja polaritona – kvazičestica (čestice koje poprimaju ponašanje čestica bez mase mirovanja, poput fotona) koje ispoljavaju ponašanje kao da imaju negativnu masu.

Polazeći od ove osnove, fizičari su napravili uređaj koji može da stvori polaritone na sobnoj temperaturi. Ovaj uređaj zarobljava fotone i nateruje ih na interakciju sa ekscitonima. Tako nastaje materija negativne mase – nešto što je istovremeno i svetlost i materija.

“Već sam ovaj rezultat po sebi dovoljno je uzbudljiv sa tačke gledišta fizike” – rekao je Nick Vamivakas sa katedre za kvantnu optiku. Ali to nije sve. “Ispostavlja se da uređaj koji smo napravili može biti način za stvaranje nove vrste laserskih zraka sa veoma malim utroškom energije” – dodaje on.

Ovaj uređaj se sastoji od dva ogledala koja zajedno stvaraju optičku mikrošupljinu. U ovoj mikrošupljini naučnici mogu zarobiti svetlost tačno određene frekvencije i talasne dužine zahvaljajući menjanju razmaka između ogledala.

Istraživači su utisnuli atomski tanak poluprovodnik od molibden diselenida u jednu takvu mikrošupljinu. Poluprovodnik je postavljen tako da mora da stupi u interakciju sa zarobljenom svetlošću, što rezultira time da se ekscitoni (čestice poluprovodnika) kombinuju sa fotonima i tako stvaraju polaritone.

“Polariton nastaje tako što je eksciton primoran da da deo svog identiteta fotonu. Tako dobijamo objekat negativne mase” – objasnio je Vamivakas. “Ovakve stvari zaista zbunjuju i pokrivljuju naš um, jer se radi o objektu koji, kada ga gurate ili vučete radi potpuno suprotno od onog što vam intuicija govori da bi trebalo da radi”.

Tim fizičara tvrdi da im ovaj uređaj omogućava da istražuju razne vrste polaritona. Ispostavlja se da su njihova svojstva krajnje bizarna i čudna. Objekat negativne mase, poput polaritona, ponašaće se na neočekivane načine.

Laseri koji bi radili na potpuno novom principu

Uređaj koji stvara materiju negativne mase, osim velikog naučnog doprinosa i značaja, može naći svoju primenu u laserskoj industriji. Ovaj uređaj može da se primeni u proizvodnji laserskih zraka koji bi zahtevali znatno manju potrošnju energije nego što današnji laseri troše.

“Polaritoni koje smi mi proizveli ovim uređajem donose recept za sasvim nov način proizvodnje laserskih zraka” – kaže Vamivakas. S obzirom da polaritoni imaju negativnu masu, oni mogu biti od pomoći u pravljenju lasera koji zahtevaju mnogo manji dovod energije.

Izučavanje kvazičestica je diglo zaista veliku prašinu poslednjih godina na svim frontovima fizike. Pokazuju veliki potencijal za praktičnu primenu na raznim poljima razvoja tehnologije, od kojih je proizvodnja kvantnih računara, superkompjutera, i lasera sa minimalnom potrošnjom energije samo deo.

Tim naučnika sa Univerziteta Rochester objavio je svoj naučni rad na sajtu Nature, gde možete pročitati više o ovoj temi.

NiT

Smoux

Filozof, stargejzer, zanesenjak i probisvet, zaljubljenik u naučnu fantastiku, horor i nauku, u postavljanje pitanja i traženje odgovora, u umetnost i sve što oslobađa um, donosi prosvetljenje i razvejava dogmatski mrak...

No comments so far.

Be first to leave comment below.

Your email address will not be published. Required fields are marked *

four × 4 =