بررسی دستاورد جدید فیزیکدانان در رابطه با جرم منفی

در هفته گذشته خبر کشف ماده ای با “جرم منفی” توانست در صدر اخبار علمی قرار بگیرد. این خبر در پی انتشار نتایج آزمایش فیزیکدانان دانشگاه ایالتی واشنگتون در مجله علمی (Physical Review Letters) گزارش شده است. امین خامه چی، پژوهشگر ایرانی دانشگاه واشنگتن هم از اعضای این گروه تحقیقاتی بوده است. آنها توانستند در شرایط آزمایشگاهی سیالی با جرم منفی بسازند. به این معنی که بر خلاف تمامی مواد دیگر با اعمال نیرو در جهت اعمال نیرو شتاب نگرفته و در خلاف جهت اعمال نیرو شتاب میگیرد.

                    

این پدیده نایاب است چون ما همیشه با قانون دوم نیوتن روبرو هستیم که می گوید: نیرو برابر است با جرم در شتاب آن، یا همان F=ma . به عبارت دیگر، با اعمال نیرو به جرم، جرم در جهت اعمال نیرو شتاب خواهد گرفت. دکتر مایکل فوربس از دپارتمان فیزیک دانشگاه واشنگتن اذعان دارد که این پدیده می تواند به کشف و بسط بعضی از مفاهیم جهان هستی کمک کند.
برای ایجاد این پدیده شرایط آزمایشگاهی به گونه ای بوده که اتم های روبیدیوم را تا نزدیکترین مقدار ممکن به دمای صفر مطلق سرد کردند، حالتی که به چگالش بوز-اینشتین مشهور است. در این حالت ماده که دو دانشمند ساتیندرا بوز و آلبرت اینشتین پیش بینی کرده بودند، ذرات (بوزون‌ها)، کمترین حالت کوانتومی را اِشغال می‌کنند و در آن نقطه پدیدهٔ کوانتومیِ‌ماکروسکوپی آشکار می‌شود. بوزون‌های سرد در هم فرو می‌روند و ابَر ذره‌هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک ریزموج دارد تا ذره‌های معمولی شکل می‌گیرد. همچنین آنها همگام شده و متحد حرکت می کنند و دارای جریان بدون اتلاف انرژی هستند که به این حالت ابر سیال گفته می شود.
تیم تحقیقاتی با سرپرستی پیتر انگلز برای فراهم کردن این شرایط با استفاده از لیزر سرعت ذرات را کاهش داده و سردتر کردند و اجازه دادند ذرات پر انرژی و داغ همانند بخار فرار کنند که این امر موجب سرد شدن ماده شد. به واقع لیزر ها اتم ها را همانند یک کاسه به اندازه کمتر از صد میکرون به دام انداخته بودند. در این وضعیت سوپرسیال روبیدیوم جرم عادی دارد. شکستن این کاسه باعث فرار روبیدیوم و پراکندگی آن شد به نحوی که اتم های مرکز به سمت اطراف اعمال نیرو میکردند.
برای ایجاد جرم منفی، محققان تعدادی لیزر دیگر را به کار گرفتند که اتم ها را به جلو و عقب می راند و جهت چرخش آنها را تغییر می داد. حال وقتی که روبیدیوم به اندازه کافی با سرعت تحرک داشت، طوری رفتار میکرد که گویا دارای جرم منفی است. دکتر فوربس اشاره کرد که اتم ها با فشار دادن به سمت عقب شتاب میگرفتند به طوری که انگار به یک دیوار نامرئی برخورد می کردند. این آزمایش دانشگاه واشنگتن از برخی نقص های اساسی که در آزمایش های پیشین جرم منفی با آن مواجه شده بودند اجتناب داشت.
لازم به ذکر است که این فیزیکدانان توتنستند جرم مؤثر منفی است. در برخی گزارشات حتی ادعا شده است که این آزمایش می تواند به تشریح ساه چاله ها کمک کند. در دمای بسیار پایین اتم ها خواص گیج و عجیبی بروز داده و قوانین کوانتوم بر ذرات بیشتری نسبت به حالت عادی حاکم می شود. این جرم مؤثر منفی در واقع یک خاصیت ذاتی نمی باشد و در فیزیک کوانتوم پدیده جرم مؤثر منفی بسیار مسأله رایجی می باشد. در پایان باید اشاره کرد این آزمایش بسیار هوشمندانه و دقیق بوده است اما این نتایج علم فیزیک را دگرگون نخواهد کرد.

حتما بخوانید!  Entry without preview image
0 پاسخ

ثبت دیدگاه

مایل به ملحق شدن به بحث هستید ؟
به ما بپیوندید !

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

من روبوت نیستم! * برای تغییر سوال امنییتی می توانید دکمه تازه سازی سوال امنیتی را بزنید.