Negatieve massa geproduceerd

Share Button

Massa is altijd positief. Er zijn in de natuur geen verschijnselen bekend die een negatieve massa hebben. Althans: tot nu toe. Nu is een groep onderzoekers er voor het eerst in geslaagd om materie zich te laten gedragen als negatieve massa.

Wat is massa?

Massa lijkt een van de eenvoudigste begrippen in de natuurkunde. Schijn bedriegt hier. Hoewel Newton zijn mechanica al meer dan vier eeuwen geleden opstelde, is massa nog steeds niet geheel begrepen. Om enkele voorbeelden te geven: fotonen, lichtdeeltjes, hebben geen massa. Het is echter wél theoretisch mogelijk om licht op te sluiten in een volmaakt spiegelende bol en dan blijkt licht wel degelijk massa te hebben; het is de opsluiting van energie die massa produceert. Het meest raadselachtige aan massa is misschien wel dat het zowel traag als zwaar is, dat de verhouding traagheid/zwaarte altijd gelijk blijft. Een massa van 1 kg valt daarom even snel  als een massa van 10 kg.

Hoe gedraagt negatieve massa zich?

In theorie is het mogelijk om een minteken achter het massagetal te zetten. Je beschrijft dan negatieve massa. Op dit moment zijn er geen echte voorbeelden van negatieve massa bekend – het ‘leger dan leeg’ quantumvacuüm tussen twee platen dat het Casimireffect veroorzaakt komt er wellicht het dichtste in de buurt. Negatieve massa versnelt tegengesteld aan de richting van de versnellende kracht. Een trap tegen een bal met negatieve massa betekent dat deze jouw kant op komt vliegen. Natuurkundigen berekenden dat de ‘klassieke’ variant van negatieve massa, waarbij positieve massa alles aantrekt en negatieve massa alles afstoot, tot onzinnige uitkomsten leidde en hiermee logisch onmogelijk is. Als negatieve massa bestaat, moet deze andere negatieve massa aantrekken, maar positieve massa afstoten. Dit type is wel theoretisch mogelijk.

Het gebied met negatieve massa is grijs. De uitbreiding stokt in dit gebied Bron: 1.

Het gebied met negatieve massa is grijs. De uitbreiding stokt in dit gebied Bron: 1.

Bose-Einstein condensaat

Een ijzeren natuurwet is het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Als bijvoorbeeld de snelheid zeer nauwkeurig bekend is, wordt de positie zeer onnauwkeurig. Van een atoom in de buurt van het absolute nulpunt is de snelheid zeer nauwkeurig bekend: vrijwel nul. Dat maakt dat de positie zeer onnauwkeurig wordt: het atoom is overal tegelijk, m.a.w. verandert in een ijle waarschijnlijkheidswolk. In een Bose-Einstein condensaat overlappen de waarschijnlijkheidswolken van bosonische atomen (even aantal sub-deeltjes, zoals bij een helium-4 atoom) elkaar. Kwantummechanisch gezien is er geen onderscheid meer tussen deze atomen; ze gedragen zich als één geheel. Dit punt bereiken vereist nanokelvins, m.a.w miljardsten van graden boven het absolute nulpunt.

Hoe ontstond de negatieve massa?

Een Bose-Einstein condensaat is een extreem koud wolkje dat door middel van bijvoorbeeld lasers op zijn plaats gehouden wordt. Zo ook in dit experiment met rond de honderdduizend rubidiumatomen. Met een tweede verzameling lasers brachten de onderzoekers het condensaat in de gewenste spin- en baantoestand. Het condensaat werd in één dimensie vrijgelaten, waardoor het condensaat zich uitbreidde in deze dimensie. Hierbij ontstond er een gebied met pseudo-negatieve massa. Zodra het condensaat zich in dit gebied uitbreidde, gedroeg het zich alsof het negatieve massa had. Dat wil zeggen: het ging versnellen in de tegenovergestelde richting. Op de afbeelding is dit te zien omdat in de onderste opname de uitbreiding plotseling stopt, als door een onzichtbare kracht.

Wat is het praktische nut?

Dit is een fundamenteel-wetenschappelijke doorbraak. Als we experimenten kunnen doen met negatieve massa, al is het dan in een pseudo-vorm zoals hier, kunnen we het gedrag van het werkelijke goedje voorspellen, mochten we er in slagen deze te produceren. We kunnen nu ook gerichter zoeken naar verschijnselen waarin het mogelijk een rol speelt. Hebben we eenmaal negatieve massa verkregen, dan zouden we er bijvoorbeeld een wormgat mee open kunnen houden. Wormgaten zijn één van onze beste kanshebbers om sneller dan licht te kunnen reizen, of zelfs naar een ander universum te kunnen reizen. Dit zou het praktisch nut bijna oneindig groot maken, omdat het heelal zo eenvoudig bereisbaar voor ons wordt.

Bron
M. A. Khamehchi et al, Negative-Mass Hydrodynamics in a Spin-Orbit–coupled Bose-Einstein Condensate, Physical Review Letters (2017). DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.155301
(budgetoplossing)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

4 reacties

  1. antares schreef:

    Het zou mij niet verbazen als donkere materie negatieve massa heeft, waardoor de centrifugaal krachten die heersen in alle sterrenstelsels, tussen normale materie en donkere materie in evenwicht blijven.

  2. bemoeier schreef:

    De weinige materie in de intergalactische ruimte is koud genoeg om negatieve materie te worden denk ik.
    En dan heeft het een afstotend effect op de positieve materie van sterrenstelsels.
    Misschien is dat de donkere energie? Of zit ik er weer eens naast?

    • antares schreef:

      Had al het één en ander daarover gelezen en de link gelukkig opgeslagen:

      http://www.sciencealert.com/physicists-say-they-ve-created-a-fluid-with-negative-mass

      Donkere energie/donkere materie; beide vormen worden niet warmer of kouder als gevolg van de invloed van straling uit de omgeving, of zelfs warmer door compressie als gevolg van zwaartekracht, of nog kouder als resultaat van decompressie. Het kan niet waargenomen worden door uitstraling, (infrarood bijvoorbeeld) alles gaat er doorheen, dus het zou kunnen dat het nog veel kouder is dan ons universum, maar wij kunnen het niet meten. Het heeft alleen zichtbare massaenergie i.d.v. van zwaartekracht, (zwaartekrachts lenzen, is verbuiging van het licht van sterrenstelsels) en anders niet verklaarbaar expansie gedrag van normale materie, onderlinge afstoting/aantrekking, en versnelling van normale materie, (sterrenstelsels).

      Waarom zou jij er naast zitten. Immers, niemand weet of kan verklaren wat er aan de hand is met dit exotische materiaal.

      Wat ik wel denk, of althans verwacht; is dat veranderingen in de vorm van versnellingen of vertragingen vanuit éénparige bewegingen, in ons voordeel kunnen uitpakken nu we dit verschijnsel zelf kunnen realiseren.

      Stel; je vult een ronde, schijfvormige ruimte met een geschikt volume rubidium materiaal. Die ruimte moet dan voorzien zijn van kamers waarin dit materiaal wordt opgesloten, en zich kan afzetten bij versnellingen en vertragingen.

      Je bevindt je op grote hoogte ten opzichte van het aardoppervlak, en ondergaat de normale zwaartekracht versnelling. Dit materiaal heeft echter een negatieve versnelling, dus in principe zou je dan of geen hoogte moeten gaan verliezen, of kunnen versnellen, vertragen in welke richting dan ook. Hetzelfde geldt dan voor satellieten in hun banen………..

  3. Hannes schreef:

    Wel licht als dit beter Begrepen wordt vliegen er in de toekomst Dan toch antizwaartekracht autos rond…..

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger