Fizikçiler, Negatif Kütleye Sahip Bir Sıvı Üretmeyi Başardı

18
0
Deneysel teknik, astrofizik ve kozmolojide açıklanamayan olguları araştırmada yardımcı olabilir.

Washington Devlet Üniversitesi (Washington State University-WSU) fizikçileri negatif kütleye sahip bir sıvı üretmeyi başardılar. İttirdiğinizde, dünyada bildiğimiz tüm fiziksel cisimlerin aksine, itildiği yönde ivmelenmiyor. Tam ters yönde ivmeleniyor.

Bir WSU fizik ve astronomi doçenti ve aynı zamanda University of Washington öğretim üyesi Michael Forbes, bu olgunun nadiren laboratuvar ortamında gerçekleştirilebildiğini ve kozmosun daha ilgi çekici bazı kavramlarını keşfetmede yardımcı olabileceğini söyledi. Araştırma bugün (17.04.2017) Physical Review Letters gazetesinde “Editör’ün Önerisi” başlığı altında yayımlandı.

Varsayıma göre madde, tıpkı elektrik yükünün pozitif veya negatif olabilmesi gibi, negatif kütleye sahip olabilir. İnsanlar nadiren bu şekilde düşünür, içinde yaşadığımız dünya, Isaac Newton’un İkinci Hareket Kanununun pozitif yönünü görür. Burada kuvvet, kütlenin ivmesiyle çarpımına eşittir, ya da diğer bir deyişle “F=ma” dır. Yani bir cismi iterseniz, cisim sizin ittiğiniz yönde ivmelenecektir. Kütle, kuvvet yönünde ivme kazanacaktır.

Bu alıştığımız pek çok şeyin yaptığı şey” diyerek söyleyeceklerinin tuhaflığı hakkında ipucu veren Forbes, “Negatif kütle ile bir cismi iterseniz, size doğru ivmelenecektir.” diyor.

Negatif Kütle İçin Koşullar

Forbes ve ekibi, rubidyum atomlarını mutlak sıfırın biraz üzerine kadar soğutarak, Bose-Einstein yoğunlaşması olarak bilinen şeyi yaratarak, negatif kütle için koşulları sağladı. Bu hâlde, Satyendra Nath Bose ve Albert Einstein’in öngörüsüne göre, parçacıklar aşırı yavaş ilerleyip, kuantum mekaniği prensiplerini izleyip, dalgalar gibi davranır. Ayrıca senkronize olup, enerji kaybetmeden akan süpersıvı olarak bilinen şeyi oluştururlar.

WSU fizik profesörlerinden Prof.Dr. Peter Engels önderliğindeki Webster Hall’ın altıncı katındaki araştırmacılar, parçacıkları lazer ışınları ile yavaşlatıp soğutarak, yüksek enerjili parçacıkların buhar gibi kaçmasına izin vererek ve maddeyi daha da soğutarak bu koşulları oluşturmayı başardılar.

Lazer ışınları atomları genişliği yüz mikrondan daha küçük olan kaselerin içindelermiş gibi hapsetti. Bu noktada, rubidyum süpersıvısı normal kütleye sahiptir. Kaseyi kırmak, rubidyumun akmasına, merkezdeki rubidyumun itmesiyle genleşmeye neden olur.

Negatif kütleyi oluşturmak için, araştırmacılar atomların dönüş yönlerini değiştirmek üzere ikinci kez lazer ışınlarıyla dövdüler. Rubidyum dışarı yeterince hızlı hücum ettiğinde, negatif kütleye sahip gibi hareket etmeye başlar. Sistemi analiz eden teorisyen rolündeki Forbes, “Onu ittiğinizde geri ivmeleniyor, sanki rubidyum görünmez bir duvara çarpıyor.” diyor.

Belli başlı kusurlardan kaçınma

WSU bilim insanlarının kullandığı teknik negatif kütleyi anlamak için yapılan denemelerde karşılaştıkları belli başlı bazı kusurlardan kaçınıyor.

Forbes, “Burada bir ilk olan şey, bu negatif kütlenin üzerinde başka hiçbir etki yaratmadan sahip olduğumuz hassas kontroldür.” diyor. Araştırmaları negatif kütle açısından, diğer sistemlerde gözlemlenen davranışları açıklıyor. Bu arttırılmış kontrol, astrofizikteki nötron yıldızları ve kara delikler ile kara enerji gibi deney yapmanın imkansız olduğu kozmolojik olgulara benzer fizik deneyleri tasarlamaya yarayacak yeni bir araç sunmaktadır. Forbes’a göre, “Bu yöntem çok garip bir olguyu incelemek için başka bir ortam sağlıyor.”

Çeviri: Evgin Serbest

Kaynak:  Fizikist