物理学家造出负质量的流体!

2017年05月19日 19:21环球解密之未解之谜 责任编辑:满堂春

  我的天呀!

物理学家造出负质量的流体! 

  美国的研究人员表示,他们在实验室里创造出一种具有负质量的液体,听起来实在很离奇古怪。

  这意味着,不像其他每一样相当了解的自然物体,当您推这种流体时,它会向后加速而不是向前移动。这样怪异的事物,可能告诉科学家一些有关发生在黑洞和中子星内的奇怪行为。

物理学家造出负质量的流体! 

  但让我们在这里稍微后退一下,因为怎么会有东西是负质量呢?

  假设来说,相同的方式电荷可以是负电或正电,那么物质就应该能够具有负质量。

物理学家造出负质量的流体! 

  但在科学世界里,仍然争议着是否负质量的物体真的能够存在,而不会违反物理学定律。进行中的论文,无助于这个对于我们人类来说是很难理解的观念。

  牛顿第二运动定律通常写为公式f=ma,或是力等于物体的质量乘以它的加速度。

  如果我们重写这个公式为加速度等于力除以物体的质量,并使质量为负,它就会有负的加速度。正好想像在桌上要滑动一片玻璃,但它却被推回到你的手上。

物理学家造出负质量的流体! 

  然而,只是因为它似乎对我们来说很陌生,并不意味着它是不可能,而且以前的理论研究显示一些早期证据,负质量可能存在于宇宙中,而不会违反广义相对论。

  不仅如此,许多物理学家认为负质量可能与我们在宇宙发现的一些怪异事物有关,像是暗能量、黑洞和中子星。

  因此,研究人员在实验室里一直积极尝试再创造出负质量,并取得一些初步成功。

  但现在,来自华盛顿州立大学(Washington State University)的研究人员表示,他们成功地设法让超寒原子(superchilled atom)液体表现得彷彿具有负质量,并且认为它最终可以被用来研究在深层宇宙中发生的一些更奇怪的现象。

物理学家造出负质量的流体! 

  研究人员之一的Michael Forbes说:“首先是对这种负质量本质的敏锐控制,没有任何其他的困难。”

  为了创造出这种奇怪的液体,这个团队使用雷射来把铷(rubidium)原子冷却到高于绝对零度一点点,产生所谓的玻色-爱因斯坦凝态(Bose-Einstein condensate)。

  在这种状态下,粒子移动非常缓慢,并遵循量子力学的奇怪原理,而不是古典物理学。这意味着它们开始表现得像波一样,无法被精确定位出位置来。

  这些粒子也同步并行动一致,形成所谓的超流体(superfluid)。超流体是一种物质,流动时不会因为摩擦而损失能量。

  这个团队使用雷射将这种超流体维持在冰冷的温度,而且还把它困在直径小于1百微米的碗状场中。

  虽然超流体仍然包含在那个空间里,但它具有正常的质量,就玻色-爱因斯坦凝态而言,是非常正常的。但然后,这个团队强迫超流体逃逸。

  使用第2组雷射,他们来回踢着原子来改变它们的旋转,打破这个“碗”,使得铷能够如此快速冲出来,表现得彷彿具有负质量。

  Forbes说:“一旦你推,它会加速向后,看起来像是铷撞到一个看不见的墙。”

  到目前为止,这些研究人员声明负质量流体证实其他团队在他们的研究中所看到的,但那是非常初期。

  还有待观察这个逃逸的超流体是否足够可靠和准确来测试一些关于在实验室负质量的奇怪建议,而在我们太激动之前,其他团队需要独立复制这些结果。

  但这项研究现在发表在同行评议的物理评论通讯期刊(Physical Review Letters),让任何人来尝试。因此,希望在不久之后,我们可以看到实验重现。

  有一件事是肯定的,物理学正不断地越来越怪异,而我们相当兴奋来看接下来会发生什么事。

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