فیزیکدان ها موفق شدند جرم منفی ایجاد کنند!

فیزیکدان های دانشگاه (washington state) موفق به خلق ماده ای سیال با جرم منفی شدند. هیچ اغراقی در کار نیست! آنرا فشار دهید؛ و بی شباهت به هر شی فیزیکی که تا الان می شناختید، خواهید دید که برخلاف جهت فشار بازخواهد گشت!

به گفته ی مایکل فوربز استادیار فیزک و اخترشناسی (wsu) این پدیده ی نادر که تحت شرایط آزمایشگاهی ایجاد می شود می تواند در بررسی مسائل چالش برانگیزتر کیهان مفیدفایده باشد.
مطابق فرضیه، ماده هم می تواند جرم منفی داشته باشد؛ همانگونه که بارالکتریکی می تواند مثبت یا منفی باشد.
مردم عادی به ندرت می توانند چنین احتمالات فیزیکی را درنظربگیرند. جهان روزمره ی ما تنها می تواند جنبه های مثبت قانون دوم نیوتن را ببیند؛ بطوریکه نیرو همواره برابراست با جرم یک شی در میزان شتابش یا F=ma.
(شرایط لازم برای ایجاد جرم منفی)
مایکل فوربز و همکارانش شرایط لازم را بوسیله ی سردکردن اتم های روبیدیوم تا حد تنها کمی بیشتر از صفرمطلق ایجاد کردند. وضعیتی که با عنوان چگالیده ی بوز_انیشتین شناخته می شود.
در این وضعیت براساس پیش بینی بوز و انیشتین ذرات بی نهایت آرام حرکت می کنند و به تبعیت از اصول مکانیک کوانتوم همچون امواج رفتار می کنند. آنها همچنین بصورت هماهنگ و متحد بصورت یک ابرشاره حرکت می کنند و بدون از دست دادن انرژی جریان می یابند.
با رهبری پیتر انگلس استادفیزیک وستاره شناسی (wsu)، محققین طبقه ی ششم وبسترهال به کمک لیزرها به منظور آرام کردن و سرد کردن ذرات و همچنین گریزاندن ذرات پرانرژی در قالب بخار که باعث سردتر شدن ماده می شود توانستند شرایط لازم را ایجاد کنند.
لیزرها اتم ها را بگونه ای که انگار در یک کاسه که قطر آن کمتر از صد میکرون است به دام انداختند. در این مرحله، روبیدیوم جرم معمول خود را دارد. اما شکستن این حصار کاسه ای شکل به روبیدیوم اجازه ی گریختن می دهد. همچنان که ربیدیوم محاصره شده در مرکز به سمت بیرون فشار وارد می کند انبساط می یابد.
برای منفی کردن جرم، محققان دسته ی دومی از لیزرها را بکار بردند که به اتم ها از عقب و جلو ضربه وارد می کرد و جهت اسپین آنها را تغییر می داد. در این زمان، با رسیدن سرعت گریز و میزان انبساط روبیدیوم به حد مطلوب، ماده ی سیال ما بمانند یک جرم منفی رفتار خواهد کرد. یعنی همانطور که پیشتر گفته شد، اگر به آن فشار وارد کنید، برخلاف جهت فشار بازخواهدگشت.
از منظر فوربز: اینگونه بنظر می رسد که در آن لحظه روبیدیوم به یک دیوار نامرئی اصابت می کند.
ﺑﺮﺍﻱ ﺗﻤﺎﻡ ﺫﺭﺍﺕ ﻫﻢ ﺟﺮﻡ ﻣﻨﻔﻲ ﻭ ﻫﻢ ﺟﺮﻡ ﻣﺜﺒﺖ ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻳﻢ ‏( ﺍﻳﻦ ﻧﺎﻣﮕﺬﺍﺭﻱ ﺑﻪ ﻣﻌﻨﻲ ﺁﻥ ﻧﻴﺴﺖ ﮐﻪ ﺁﻧﻬﺎ ﺩﺍﺭﺍﻱ ﺑﺎﺭ ﺍﻟﮑﺘﺮﻳﮑﻲ ﻣﺜﺒﺖ ﻳﺎ ﻣﻨﻔﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ ‏) ﺟﺮﻡ ﻣﻨﻔﻲ اکنون ﻗﺎﺑﻞ ﺭﻭﻳﺖ می ﺑﺎﺷﺪ .
ﺍﺯ ﺍﺗﻢ ﻫﻴﺪﺭﻭﮊﻥ ﺷﺮﻭﻉ ﮐﺮﺩﻩ ﺍﻳﻢ ﻭ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺟﺮﻡ ﻣﻨﻔﻲ ﺩﺭ ﺍﻃﺮﺍﻑ ﻫﺴﺘﻪ ﺍﺗﻢ ﻫﻴﺪﺭﻭﮊﻥ ﺑﻪ ﻧﺤﻮﻱ ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﮐﻪ ﻳﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺍﺳﭙﮑﺘﺮﻭﺳﮑﭙﻲ ﺍﺗﻢ ﻫﻴﺪﺭﻭﮊﻥ ﺩﺭ ﺍﺭﺗﺒﺎﻁ ﺑﺎﺷﺪ .
ﺑﻴﻦ ﺩﻭ ﺫﺭﻩ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻥ ﻭ ﭘﺮﻭﺗﻮﻥ ﺩﺭ ﺍﺗﻢ ﻫﻴﺪﺭﻭﮊﻥ ﻣﻲ ﺗﻮﺍﻧﺪ ﺟﺰﻳﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﻣﺜﺒﺖ ﻳﮑﻲ ﺑﺎ ﺟﺰﻳﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﻣﻨﻔﻲ ﺩﻳﮕﺮﻱ ﻭ ﺑﺎﻟﻌﮑﺲ ﺁﻥ ﺍﺛﺮ ﮐﺮﺩﻩ ﮐﻪ ﺿﻤﻦ ﺁﻥ ﭘﻴﻮﻧﺪ ﺩﻭ ﺫﺭﻩ ﺻﻮﺭﺕ ﻣﻴﮕﻴﺮﺩ ﻭ ﭘﺮﺗﻮ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﺗﺎﺑﺶ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ .
‏( ﻃﺒﻖ ﺭﺍﺑﻄﻪ ﺍﻳﻨﺸﺘﻴﻦ ﺑﺮﺍﻱ ﺟﺮﻡ، ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ E=MC2 ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﻣﻴﮕﻴﺮﻳﻢ ‏) ﺑﺮﺍﻱ ﺟﺪﺍ ﺳﺎﺯﻱ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻥ ﺍﺯ ﺍﺗﻢ ﻫﻴﺪﺭﻭﮊﻥ ﮐﻪ ﻣﻘﺪﺍﺭﻱ ﺍﺯ ﺟﺮﻡ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻥ ﻭ ﭘﺮﻭﺗﻮﻥ ﺿﻤﻦ ﭘﻴﻮﻧﺪ ﮐﺎﺳﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﻭ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺑﻪ ﭘﺮﺗﻮ ﮔﺮﺩﻳﺪﻩ ، ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﺍﻳﻦ ﺍﺗﻢ ﺗﺤﺖ ﺗﺎﺑﺶ ﭘﺮﺗﻮﻱ ﺑﻪ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻭﺍﻗﻊ ﮔﺮﺩﺩ ﺿﻤﻦ ﺗﺎﻣﻴﻦ ﮐﺴﺮﻱ ﺍﺯ ﺟﺮﻡ ﻣﻨﻔﻲ ﻭ ﻣﺜﺒﺖ ﺑﺮﺍﻱ ﻫﺮﻳﮏ ‏( ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻥ ﻭ ﭘﺮﻭﺗﻮﻥ ‏) ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻥ ﺍﺯ ﺍﺗﻢ ﺧﺎﺭﺝ ﻭ ﺁﺯﺍﺩ ﻣﻴﮕﺮﺩﺩ .
ﺩﺭ ﻣﺜﺎﻝ ﺩﻳﮕﺮ ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﺩﻭ ﺫﺭﻩ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻥ ﻭ ﭘﻮﺯﻳﺘﺮﻭﻥ ﻣﺠﺎﻭﺭ ﻫﻢ ﻭﺍﻗﻊ ﺷﻮﻧﺪ ﮐﻞ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﻣﻨﻔﻲ ﻳﮑﻲ ﺑﺎ ﮐﻞ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﻣﺜﺒﺖ ﺫﺭﻩ ﺩﻳﮕﺮ ﻭ ﺑﺎﻟﻌﮑﺲ ﺍﺛﺮ ﮐﺮﺩﻩ، ﮐﻪ ﻃﻲ ﺁﻥ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﻫﺎ ﺗﻤﺎﻣﺎ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺑﻪ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﭘﺮﺗﻮ ﮔﺎﻣﺎ ﺧﻮﺍﻫﺪ ﺷﺪ . ﻭ ﭼﻨﺪﻳﻦ ﻣﺜﺎﻝ ﻫﺎﻱ ﺩﻳﮕﺮ ﮐﻪ ﺩﺭ ﻣﺘﻦ ﺁﻣﺪﻩ ﺍﺳﺖ ﺑﻪ ﻫﻤﺎﻥ ﻣﻘﺪﺍﺭ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﻣﻨﻔﻲ ﺫﺭﻩ ﺩﻳﮕﺮ ‏( ﮐﻪ ﺁﻧﺮﺍ ﺑﻪ E= – MC2 ﻧﺸﺎﻥ ﻣﻴﺪﻫﻴﻢ ‏) ، ﺍﺛﺮ ﮐﺮﺩﻩ ﻭ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺩﻭ ﻭ ﻳﺎ ﻧﺪﺭﺗﺎ ﺳﻪ ﻓﻮﺗﻮﻥ ‏( ﭘﺮﺗﻮ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ ‏) ﻣﻲ ﻧﻤﺎﻳﺪ . ﻣﻌﻤﻮﻝ ﺑﺮ ﺍﻳﻦ ﺍﺳﺖ ﮐﻪ ﺍﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪﻩ ﺭﺍ Pair Annihilation ﮐﻪ ﺑﻪ ﻣﻌﻨﻲ ﻧﺎﺑﻮﺩﻱ ﺯﻭﺝ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ، ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ . ﻭﻟﻲ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻗﻮﺍﻧﻴﻦ ﭘﺎﻳﺴﺘﮕﻲ ﺍﻧﺮﮊﻱ، ﺍﻧﺪﺍﺯﻩ ﺣﺮﮐﺖ ﻭ ﻏﻴﺮﻩ ﺑﺠﺎﻱ ﺑﮑﺎﺭ ﺑﺮﺩﻥ ﻧﺎﺑﻮﺩﻱ ﺟﺮﻡ، ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﺑﻪ ﭘﺮﺗﻮ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ ﻭ ﻳﺎ ﻋﮑﺲ ﺍﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪﻩ ﻳﻌﻨﻲ ﺑﺠﺎﻱ ﭘﺪﻳﺪﻩ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺯﻭﺝ، ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺍﻟﮑﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﺑﻪ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺟﺮﻣﻲ ﻣﺜﺒﺖ E=MC2 ﻭ ﻣﻨﻔﻲ E=-MC2 ﺭﺍ ﺑﻪ ﮐﺎﺭ ﻣﻲ ﺑﺮﻳﻢ .