У лабораторії знову з’явились дивні частинки з від’ємною масою

Michael Osadciw/University of Rochester

Науковці з Рочестерського університету розробили пристрій, який створює дивні квантові частинки з властивостями “від’ємної” маси.

Це може видаватись науковою фантастикою, однак це явище виявилось цілком можливим не лише у теоретичній площині, але й у реальних експериментах: об’єкти з від’ємною масою рухались на зустріч тому, хто їх штовхав. І останні експерименти з Рочестера знову продемонстрували цей квантовий ефект.

Зазвичай ми маємо справу з матерією, яка відштовхується від нас, коли ми її штовхаємо. Це абсолютно нормально, адже ніхто не скасовував Другий закон Ньютона. Однак матерія з властивостями від’ємної маси поводить себе інакше, інакше на 180 градусів. У цьому немає нічого дивного з точки зору теоретичної фізики, проте такий собі м’ячик з масою -1 кг виглядав би досить дивно на футбольному полі. Погодьтесь, гра у футбол з м’ячем, який прямує у напрямку ноги гравця, виглядала би дещо кумедно.

Як повідомляло Science Ukraine, минулого року інша команда дослідників змусила рідину з охолоджених майже до абсолютного нуля атомів рубідію поводитися саме так, як це має робити речовина з інерцією від’ємної маси. І досі це було єдиним повідомленням фізиків про це екзотичне явище.

Лазерний генератор

За словами дослідників з Рочестера, їм вдалося розробити лазер, який генерує квантові частинки з властивостями від’ємної маси, проте з однією відмінністю. Зазвичай світло у резонаторі лазера бігає між двома дзеркалами, що спрямовані одне на одного. Цей простір фізики іноді називають оптичною порожниною або мікропорожниною. У оптичній мікропорожнині дослідники і розмістили новий пристрій – тонкий напівпровідник з диселініду молібдену, – де він мав можливість вільно взаємодіяти з захопленим світлом.

Симуляція роботи звичайного лазера з кристалом.

Коли фотони у порожнині почали взаємодіяти зі збудженими квазічастинками у кристалі напівпровідника, вони почали утворювати нові – поляритони. Частинки, які відповідають за розповсюдження збудження у кристалі, але мають від’ємну масу інерції.

“Змушуючи екситон віддати частину своєї ідентичності фотону, аби утворити поляритон, ми отримали об’єкт та притаманну йому від’ємну масу,”

– пояснив Нік Вавімакас, провідний автор дослідження –

“Ця річ дещо спантеличує, якщо подумати, тому що, якщо ви вирішите штовхнути її або потягнути, вона посуне у зворотному напрямку від того, що вам підказує інтуїція.”

Все, що залишається дослідникам, це продовжувати досліджувати природу частинок з від’ємною масою, які генерує їхній пристрій. Поки що зарано уявляти якесь масштабне практичне застосування цього екзотичного явища, але Вавікамас та його колеги вже розмірковують над цим.

Вчені спробують помістити поляритони у зовнішнє електричне поле, щоби подивитися, як вони будуть поводитися у нових умовах. До того ж, вони вже створили незвичайний лазер, який генерує лазерний промінь світла, споживаючи “поступово меншу кількість енергії”. За словами Вавікамаса, у них вже змінилися уявлення про те, як потрібно запускати лазер, а система починає випромінювати світло на значно нижчому рівні енергії.

Nature Physics (2018), doi:10.1038/nphys4303

19 Shares:
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також
Далі

MIT приєднується до розробки технологій термоядерного синтезу

Массачусетський технологічний інститут приєднується до розробки найбільш перспективної технології генерації чистої енергії – термоядерного синтезу. Якщо проект виявиться успішним,…
Далі

Атоми всередині атома: фізики створили екзотичну форму матерії – полярони Рідберґа

Міжнародна команда дослідників повідомила про успішне створення нової, екзотичної форми матерії, як досі існувала лише у теоретичних працях…