物理學家宣稱製造出具有負質量的流體

2021-02-15 原理

當你向前用力推一個物體時，你自然期待它會向前加速。但如果一個物體具有負質量，會發生什麼呢？

熟悉牛頓的第二定律的讀者都知道，它可以用方程式 F = ma 表達，或者說力等於物體的質量乘以加速度。如果我們把它重新寫成加速度等於力除以物體的質量（a = F/m），並且使質量為負，那麼加速度就為負。

沒錯，這就意味著當你推一個質量為-2kg的物體時，它不會往你推的方向加速，而是會向後加速。

這聽起來有點不可思議，因為物體怎麼可能有負質量？

在紙上，物質的確可以具有負質量，就類似電荷可以擁有正電荷和負電荷。但是科學家一直在爭論具有負質量的物體是否可以在不打破物理定理（比如能量或動量守恆）的情況下存在。

這聽起來似乎完全不可能，但並不意味著它就是不可能的。幾年前，宇宙學家就提供了宇宙中可以存在負質量的證據，並且不違反廣義相對論【1】。

不僅如此，有許多物理學家都把負質量和宇宙中最奇異的現象聯繫在一起，比如暗能量、黑洞和中子星。因此，研究人員一直活躍於嘗試在實驗室中創造出這種現象。

△ 物理學家宣稱他們製造出具有負質量的流體，該論文已經發表在PRL，為編輯推薦論文。（圖片來源：PRL）

現在，華盛頓州立大學的研究人員稱他們已經成功地製造出表現的像負質量的超低溫原子流體。為了製造這種奇怪的流體，他們使用雷射將銣原子冷卻至接近絕對零度，形成玻色-愛因斯坦凝聚。

在這個狀態下，粒子移動的非常之慢，並完全由量子力學支配。這些粒子也會開始同步，並且步調一致的移動，形成所謂的超流體。

研究人員利用雷射將銣原子捕獲在一個小於100μm的碗狀場中。此時，銣超流體依然具有普通的質量。接著利用第二組雷射，來回踢動原子以改變它們旋轉的方向。一旦「碗」被破壞，使銣原子以足夠快的速度衝出場時，它表現的就像具有負質量。

△ 利用雷射捕獲銣原子，就好像它們位於一個小於100μm的碗中。

研究人員Forbes表示：「一旦推動銣原子，它就會往回加速，就好像是撞上了一堵無形的牆。」

他們的研究結果已經通過同行評審發表在《物理評論快報》，任何人都可以參考他們的論文來驗證該實驗結果。

參考來源：

【1】https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.90.101502

【2】https://news.wsu.edu/2017/04/10/negative-mass-created-at-wsu/

【3】https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.155301

相關焦點

  • 顛覆物理學的「負質量」流體究竟是怎麼回事?| 勘誤正源
    物理學家製造出不可思議的「負質量」流體，有助解決黑洞之謎 —— 《每日電訊報》（英國） 這些給物理學帶來「滅頂之災」的新聞都是報導最近發表在物理界權威期刊 Physics Review Letters物理學家通常用「有效」來表明某些東西不是基本的，而是一種湧現現象，這個詞的精確定義往往是約定俗成的。 例如，一個星系的「有效半徑」並不是它的半徑；「有效核電荷」也不是原子核的電荷。由此類推，相信你也猜到了，「有效負質量」不是負質量，它僅僅是方便描述凝聚體行為的一個數學量。
  • 美宣稱創造出負質量超流體
    原標題：美宣稱創造出負質量超流體 　　科技日報北京4月18日電 （記者聶翠蓉）17日出版的《物理評論快報》雜誌刊登了一項重要成果：美國華盛頓州立大學在實驗室成功製成一種具有負質量的超流體，當推動它時，它不會像普通物體那樣向前加速，而是向後運動。
  • 科學家宣稱創造出「負質量」超流體:你推它 它靠近你
    17日出版的《物理評論快報》雜誌刊登了一項重要成果：美國華盛頓州立大學在實驗室成功製成一種具有負質量的超流體，當推動它時，它不會像普通物體那樣向前加速
  • 什麼是負質量?奇特的負物質真的存在嗎?
    在理論物理學中，負質量是一個質量與正常物質質量符號相反的物質。這樣的物質會違反一個或多個能量條件，並顯示一些奇怪的性質。它被用於某些推測的理論，比如蟲洞的構建上。最初已知的最接近這種物質的真實代表是卡西米爾效應產生的負壓力密度區域。
  • 科學家造出「負質量」液體
    華盛頓州立大學的物理學家創造出了一種帶有「負質量」的液體，物如其名，被按壓時，它不會順之加速，而是朝著反方向加速。該大學相關學科的助理教授麥克·弗比斯說：「這種現象很少能在實驗室條件下創造出來，它能用來探索一些更具挑戰性的與宇宙相關的觀點。」
  • 「負質量」流體宇宙?新理論能解釋宇宙中95%的缺失?
    牛津大學的科學家們或許已經解決了現代物理學中最大的問題之一，他們發表了一篇新論文，將暗物質和暗能量統一為一種現象：一種具有「負質量」的流體。如果你推一個負質量，它會向你加速。這個驚人的新理論也可能證明愛因斯坦100年前的預言是正確的。
  • 突破性成果:美國發明負質量超流體,你推開它,它靠近你!
    據國外媒體報導，美國華盛頓州立大學物理學家近日發明了一種奇怪到令人費解的新型液體，而且這種液體還是「負質量」。
  • 「負質量」能否統一暗物質,暗能量?
    法恩斯的理論似乎很優雅，因為它解決了單一解決方案中的兩個問題 - 一種令人厭惡的黑暗流體。這種流體可以解釋暗能量，因為它的排斥特性會使星系相互遠離。它也可以解釋暗物質; 如果排斥的流體圍繞著一個星系，那麼它將有效地壓縮它，將星星推向銀河系中心，就像星系中的附加質量一樣。
  • 物理學家記錄「完美」流體之聲
    物理學家們在實驗室裡創造了一種完美流體，並記錄下了這種「完美流動」的聲音。對物理學家來說，完美流體有更具體的定義，在量子力學定律範圍內，它是具有最小摩擦力（或粘度）的流體。這種完美流體行為在自然界中是非常罕見的，研究人員認為，在中子星的核心和早期宇宙的液態等離子體中，或許能觀測到這種流體行為。
  • 美科學家首次製得具有負質量的物質!助解決黑洞之謎,顛覆認知!
    近年來，科學家一直在積極研究與「負」相關的物質,此前已有理論研究提供證據顯示，在遵循廣義相對論的條件下，宇宙中是存在負質量的。許多科學家認為負質量與深層宇宙中科學尚無法解釋的怪異現象有關，如暗物質、黑洞和中子星…來自美國華盛頓州立大學的首席科學家聲明，其團隊已在實驗室成功製得了一種具有負質量的超高原子流體，研究論文已發表於著名期刊《Physical Review》什麼是負質量？這意味著，與人類所有已知的物理對象不同，當你推動這種流體時，它會向後運動而不是向前加速！
  • 負質量理論:暗物質、暗能量,能否得到統一
    法恩斯的理論看起來很簡練，因為它只用一個答案解決了這兩個問題----存在一種帶排斥力的暗屬性流體。這種流體可以解釋暗能量的存在，因為它的排斥性會把星系彼此推開。它也可以解釋暗物質；如果排斥性流體包圍了一個星系，它會顯著地壓縮星系，就像星系內部的附加質量一樣，把恆星推向星系中心。
  • 聽說過「負質量」嗎?全球第一臺負質量粒子生成器已經上線了!
    導語：負質量？顧名思義，即物質質量為負數。作為天文物理學的一個術語，負質量曾被天文學家用來描述宇宙的創生和演化：正質量區域是力學穩定的，不會產生劇變式的爆炸。而當這種區域質量為負時大爆炸就會發生。這乍一聽似乎與我們相去甚遠，然而最近，物理學家們卻製造出了第一臺所謂的「好像能產生負質量粒子」的粒子發生器。
  • 「不要再問時光機可不可以製造」,盤點物理學家們的時間機器
    如今有眾多觀測現象證明黑洞的存在，所以我們不需要耗費大力氣去製造另一個時間機器，只用考慮如何利用黑洞並且安全回來就足夠了。眾多研究廣義相對論解的理論物理學家發現了很多包含時間迴路的理論模型，其中有一個是科學家範斯託庫姆，他提到：「如果有一個無限長的緻密材料的圓柱體，以近光速旋轉，它會帶動時空結構與它一起轉動，像攪動糖漿一樣。
  • 英國科學家用「負質量」取而代之
    在上個世紀後半葉，我們有了更先進的天文望遠鏡觀測星系的運動，觀測的精細化讓我們可以量化星系的物理量。然而棘手的問題來了，用可觀測到的物質解釋星系的旋轉會出現一個矛盾。這個矛盾就是：按照牛頓力學，我們觀測到的星系旋轉反推出的星系總質量要遠小於星系的真實質量。這個道理就相當，利用萬有引力公式，可以從兩個天體的距離和質量推算出引力大小。
  • 以色列物理學家製造出了人工黑洞?實驗證實「霍金輻射」是正確的
    但霍金在會議上宣稱，黑洞也具有溫度，黑洞的質量會通過輻射的形式慢慢減少，最終會因蒸發越來越快而爆發性解體。這就是「霍金輻射」的由來。不用說，霍金的觀點在當時沒幾個人信服。在接下去的幾年裡，人們才逐漸認識到，霍金在黑洞研究方面取得的突破是驚人的，曾經站在霍金對立面的著名物理學家貝肯斯坦表示，因為霍金找到了黑洞熱力學缺失的部分，黑洞的溫度根本不是絕對零度，它具有熱輻射，霍金是正確的。
  • 曲率引擎打破光速極限,負質量物質注入蟲洞,漫步到宇宙盡頭!
    負質量物質蟲洞是從高維度連接空間中兩點的捷徑，由於某些蟲洞的潮汐作用比較溫和，這才導致人類或者飛行器能夠安全穿行蟲洞。不過有個致命的弱點，蟲洞空間隧道一旦形成就會迅速塌毀、消失，這個過程非常短暫，幾乎是在一瞬間完成，這就導致任何的飛行器和星際旅行者都無法穿越蟲洞，如果貿然嘗試就可能隨著蟲洞的坍塌而在宇宙中消失。
  • 最新研究發現:超流體世界中沒有速度限制,可啟發製造超導體
    北京時間 9 月 28 日消息，據國外媒體報導，在冰冷稠密的氦 - 3 超流體介質中，科學家近日有了意外發現。穿過該介質的異物可以超越臨界速度限制，而不會破壞脆弱的超流體本身。由於這與我們對超流體的理解互相矛盾，這帶來了一個難題。
  • 瑞士首次將流體力學與AI技術建模 可對汽車製造/天氣預測帶來重要...
    流體概念圖（圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院） 湍流建模與仿真對於設計汽車和人工心臟瓣膜、預測天氣、甚至是追溯一個星系的誕生都至關重要。約2000年前，希臘數學家、物理學家和工程師阿基米德曾致力於流體力學，但截至今日，流體流動的複雜性仍未被人完全理解。
  • 潼南電力安全工器具檢測-快速出具證書
    因此，所出具的校準證書和檢測報告ISO、CCC、UL、HACCP、QS、GMS、CMD……等項目均有效！實驗室通過計量校準項目共700餘項，還在持續向申請中。力學、長度、衡器、電學、熱工、幾何量具等校準實驗室，可對以下類別範圍的各國進行校物業並出具認可的法定校準證書。
  • 匈牙利物理學家宣稱發現宇宙第五種基本力
    現在，物理學家宣稱發現氦原子中的第五種物理力量的運作。這不是研究人員首次宣稱發現這種物理力量。科學家目前知道四種基本力，其中有三種力量具有攜帶吸引力及排斥力訊息的玻色子。至於重力是由一種假設性粒子「重力子」（gravition）所攜帶，但科學家目前無法偵測到這種粒子。而這種新的玻色子因為獨特的質量（17 兆電子伏特，或大約電子的33 倍）及極短的生命周期，不可能是攜帶這四種已知基本力的粒子其中之一。