美國華盛頓州立大學在實驗室成功制成一種具有負質量的超流體,當推動它時,它不像普通物體那樣向前加速,而是向后運動。這一研究成果為探秘中子星、黑洞與暗物質等宇宙現象,提供了全新實驗工具。于 17日出版的《物理評論快報》雜志刊登了這一項重要的研究成果。
理論研究已證實,像電荷有正負之分一樣,物質也有負質量。但人們熟悉的都是正質量的物體,其符合牛頓第二運動定律,即作用力等于物體質量乘以加速度,因此當推動物體時,它會沿著力的作用方向加速運動。而負質量物體則完全相反,當給予推力時,它向后加速運動。“就像碰到了一面看不見的墻。”參與研究的物理學家邁克爾·福布斯解釋道。
福布斯和同事如何創造了這種獨特的負質量流體,是通過冷卻銣原子。他們將銣原子溫度降到接近絕對零度以上,形成玻色—愛因斯坦凝聚態,能像光波一樣遵循量子力學原理緩慢移動,凝聚態粒子最后變成步調一致的超流體。
他們用第一組激光使高能粒子蒸發逃跑,粒子運動越來越慢來達到制冷效果。后將銣原子捕獲進一個直徑不到100微米的碗狀場中,再用另一組激光來回踢打原子,讓其改變自旋方向,最終沖出磁場,表現出負質量效應。
新技術首次實現精確調控負質量物質的特性,避免了其他負質量研究中常見的短板,為研究宇宙中懸而未決的基本物理現象提供了相當重要的實驗工具,福布斯稱。
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本文標題:美成功制成一種具有負質量的超流體
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