В рамках нашего физического мира, согласно Второму закону Ньютона, при приложении силы к объекту он от него удаляется. Однако объекты, обладающие отрицательной массой, демонстрируют поведение, противоположное этому основному принципу: чем интенсивнее прикладываемая сила, тем быстрее они движутся в сторону источника этой силы. Хотя данное явление кажется невозможным, оно имеет устоявшееся теоретическое обоснование и наблюдалось в ходе ряда экспериментальных исследований. Недавно исследователи из Университета Рочестера завершили разработку аппаратуры, способной генерировать частицы с отрицательной массой. В прошлом году ученые из Вашингтонского университета продемонстрировали отрицательную массу в «жидкости», образованной конденсатом Бозе-Эйнштейна.
Здесь создавались облака атомов рубидия, охлажденных до сверхнизкой температуры при помощи света лазера. В устройстве, созданном исследователями из Рочествера, эффект отрицательной массы демонстрируют квазичастицы, получающиеся путем слияния фотонов лазерного света с экситонами, возникающими в полупроводниковом материале. Конструкция нового устройства во многом подобна конструкции обычного лазера. Свет направляется в промежуток между парой параллельных зеркал.
Пространство, заключенное между этими двумя зеркалами называют оптической ловушкой, и в центр этой оптической ловушки был помещен атомарно тонкий слой полупроводникового материала, молибденита, дисульфида молибдена, который взаимодействует со светом, попавшим внутрь оптической ловушки.
Экситоны, возникающие в полупроводнике, объединяются с фотонами света и формируют квазичастицы, называемые поляритонами, которые, как раз и демонстрируют эффект отрицательной массы.
“Заставляя экситон отдать часть своей “идентичности” фотону света, мы получаем поляритоны, обладающие отрицательной массой” – рассказывает Ник Вамивакас (Nick Vamivakas), ведущий исследователь, – “Эти преобразования могут свести с ума обычного человека, но если этого не случится, то человека доконает полученный результат. Если “отрицательный” поляритон потянуть или толкнуть он начнет двигаться в направлении, противоположном тому, которое подсказывает человеку ему интуиция”.
Ученые из Рочестера пока продолжают работать, исследуя физику и особенности поведения частиц с отрицательной массой, вырабатываемых созданным ими устройством. Область практического применения данного достижения пока еще не определена, но ученые уверены в том, что использование “отрицательных” поляритонов позволит создать более мощные и эффективные лазеры.
