美國華盛頓州立大學(xué)創(chuàng)造出負(fù)質(zhì)量超流體
17日出版的《物理評論快報(bào)》雜志刊登了一項(xiàng)重要成果:美國華盛頓州立大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室成功制成一種具有負(fù)質(zhì)量的超流體,當(dāng)推動它時(shí),它不會像普通物體那樣向前加速,而是向后運(yùn)動。這一研究成果為探秘中子星、黑洞與暗物質(zhì)等宇宙現(xiàn)象,提供了全新實(shí)驗(yàn)工具。
理論研究已經(jīng)證實(shí),像電荷有正負(fù)之分一樣,物質(zhì)也有負(fù)質(zhì)量。但人們熟知的都是正質(zhì)量的物體,其符合牛頓第二運(yùn)動定律,即作用力等于物體質(zhì)量乘以加速度,所以當(dāng)推動物體時(shí),它會沿著力的作用方向加速運(yùn)動。而負(fù)質(zhì)量物體則完全相反,當(dāng)給予推力時(shí),它不進(jìn)反退,向后加速運(yùn)動。“就像碰到了一面看不見的墻。”參與研究的物理學(xué)家邁克爾·福布斯解釋說。 福布斯和同事通過冷卻銣原子創(chuàng)造了這種獨(dú)特的負(fù)質(zhì)量流體。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(tài),能像光波一樣遵循量子力學(xué)原理緩慢移動,凝聚態(tài)粒子最后變成步調(diào)一致的超流體。 他們使用第一組激光讓高能粒子蒸發(fā)逃逸,粒子運(yùn)動越來越慢從而達(dá)到制冷效果。然后將銣原子捕獲進(jìn)一個(gè)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,使其改變自旋方向,最終沖出磁場,表現(xiàn)出負(fù)質(zhì)量效應(yīng)。 福布斯表示,新技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控負(fù)質(zhì)量物質(zhì)的特性,避免了其他負(fù)質(zhì)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(xiàn)象提供了重要實(shí)驗(yàn)工具。 |