دانشمندان موفق شدند مایعی با “جرم منفی” تولید کنند

یکی از اولین اصول فیزیکی که همه ما در دوران دبیرستان با آن آشنا می شویم اصل دوم نیوتن است. بنا به تعریفی از اصل نیوتن می توان گفت زمانی که به جسمی در یک راستای مشخص نیرو وارد می شود، جسم در همان راستا دارای شتاب خواهد شد. در واقع ساده ترین مثال برای اثبات این اصل ضربه زدن به یک توپ است که در راستای جهت نیروی وارد شده به آن شتاب گرفته و حرکت می کند. اما تعریفی انتزاعی هم در بین فیزیکدانان وجود دارد که با عنوان “جرم منفی” مشهور است. در صورتی که یک جسم دارای جرم منفی باشد در زمان وارد شدن نیرو در مسیر عکس جهت آن شتاب خواهد گرفت. یعنی اگر توپ مورد نظر منفی 20 کیلوگرم وزن داشت باشد به جای آنکه با شوت شما به سمت جلو حرکت کند، در مسیری به سمت عقب شتاب خواهد گرفت! چنین مفهومی بسیار عجیب و در تضاد با دانسته های فیزیکی ما به نظر می رسد؛ به خصوص آنکه در طبیعت هیچ جسمی با جرم منفی وجود ندارد. اما حالا دانشمندان موفق به ساخت مایعی با جرم منفی در آزمایشگاه شده اند.

نتایج کار این گروه از محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن در نشریه Physical Review Journal به چاپ رسیده است. در این مقاله مشخص شده تیم دانشگاه واشنگتن دمای اتم های روبیدیوم را به نزدیکی صفر مطلق (منفی 273 درجه سلسیوس) رسانده اند. در این حالت، از آنجا که ذرات ماده با سرعت بسیار کمی حرکت می کنند می توان رفتار آنها را بر گرفته از الگوی فیزیک کوانتومی و مدل موجی ذرات مشاهده کرد. در گزارش آمده است که در این حالت اتم های روبیدیوم در شرایطی با عنوان “ابرمایع” حرکت می کنند و بدون آنکه انرژی از دست دهند جاری می شوند. سپس از لیزرهایی برای به دام انداختن اتم ها استفاده شده است. زمانی که اتم ها از تله لیزری آزاد شوند انبساط پیدا کرده و برخی از آنها دارای جرم منفی می شوند. اینجاست که جادوی فیزیک اعمال می شود و زمانی که اصطلاحا این اتم ها را فشار دهید به جای حرکت به سمت جلو به طرف شما شتاب خواهند گرفت. دانشمندان اعتقاد دارند مطالعه و انجام آزمایشات بر روی این اتم ها با جرم منفی می تواند به دریافت درک بهتری از رویدادهای مشاهده شده در اجرام آسمانی مانند ستاره های نوترونی، سیاهچاله ها و حتی مفاهیمی مانند انرژی تاریک کمک کند.