Các nhà vật lý ở Đại học bang Washington (WSU) đã tạo ra một chất lỏng dường như có khối lượng âm. Chính xác là như vậy! Khi đẩy vào nó, khác với mọi vật thể vật lý trong thế giới mà chúng ta biết, nó không được gia tốc theo hướng của lực đẩy mà theo hướng ngược lại.
Theo Michael Forbes - giáo sư vật lý và thiên văn học của WSU đồng thời liên kết với Đại học Washington thì hiện tượng này được tạo ra trong điều kiện phòng thí nghiệm và nó có thể được dùng để khám phá một số vấn đề thách thức nhất của vũ trụ. Nghiên cứu đã được công bố trên Physical Review Letters.
Theo giả định lý thuyết, vật chất có thể có khối lượng dương và khối lượng âm, cũng giống như điện tích có cả âm và dương. Mọi người ít khi nghĩ theo cách này, và thế giới thường ngày chỉ cho chúng ta thấy những giá trị dương trong định luật thứ hai của Newton, trong đó lực có giá trị bằng khối lượng nhân với gia tốc của vật thể (F = m.a). Nói cách khác, nếu bạn đẩy một vật thể, nó sẽ được gia tốc theo hướng mà bạn đẩy nó, hay có nghĩa là khối lượng sẽ được gia tốc theo hướng của lực (vì m là dương nên F và a phải cùng hướng).
"Đó là điều xảy ra với hầu hết mọi thứ," Forbes nói. "Với khối lượng âm, nếu bạn đẩy thứ gì đó, nó sẽ được gia tốc về phía bạn."
Forbes và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra những điều kiện cho khối lượng âm bằng cách làm lạnh nguyên tử rubidium xuống gần tới 0 độ tuyệt đối, qua đó tạo ra trạng thái được gọi là sự ngưng tụ Bose-Einstein. Ở trạng thái này, các hạt cơ bản di chuyển cực kỳ chậm và theo các nguyên lý của cơ học lượng tử thì chúng có biểu hiện như các sóng. Chúng cũng đồng bộ và chuyển động đều dưới dạng siêu lỏng - dòng chảy không mất năng lượng.
Nhóm nghiên cứu đứng đầu bởi Peter Engels - giáo sư vật lý và thiên văn học của WSU. Họ đã tạo ra những điều kiện này bằng cách sử dụng laser làm chậm lại di chuyển của các hạt, khiến chúng lạnh hơn và cho phép các hạt nóng mang năng lượng cao thoát ra ngoài giống như sự bay hơi.
Laser giam các nguyên tử trong một phạm vi có đường kính chưa tới 100 micromet. Ở kích thước này, rubidium siêu lỏng có khối lượng thông thường. Phá vỡ lớp bọc của chúng, rubidium tràn ra ngoài giống như có một lực đẩy từ phía trong ra.
Để tạo ra khối lượng âm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dòng laser thứ hai để khiến cho các nguyên tử này bị đẩy tới và lui liên tục và thay đổi spin của chúng. Vì vậy khi rubidium bị đẩy ra đủ nhanh, chúng biểu hiện giống như chúng có khối lượng âm.
Nghiên cứu này đã làm rõ nhiều điều về bản chất của khối lượng âm. Việc này cũng cho phép các nhà nghiên cứu có thêm khả năng thực hiện những thí nghiệm mới để nghiên cứu những vấn đề trong vật lý thiên văn vốn không thể làm thí nghiệm trực tiếp như sao neutron, lỗ đen hay năng lượng tối.
Chú thích của VACA: Cần lưu ý rằng, nghiên cứu này chỉ tạo ra một dạng vật chất "hành xử giống như nó có khối lượng âm" chứ không tạo ra được khối lượng âm như trong giả định của vật lý lý thuyết. Mặc dù vậy, nghiên cứu này vẫn là một bước tiến của vật lý hiện đại để làm nền tảng cho nhiều nghiên cứu vũ trụ học trong tương lai.
Bryan
Theo Science Daily
