Các nhà vật lý tạo ra chất lỏng có 'khối lượng âm'

Các nhà khoa học Mỹ tạo ra một chất lỏng có khối lượng âm. Khi bạn đẩy chất lỏng này, nó sẽ tăng tốc về phía sau thay vì di chuyển về phía trước.

Vật chất đầu tiên mang khối lượng âm được tạo ra trong phòng thí nghiệm dưới dạng lỏng. Ảnh: iStock.

Các nhà khoa học tại Đại học Washington, Mỹ, chế tạo thành công một chất lỏng của các nguyên tử siêu lạnh hoạt động giống như có khối lượng âm, theo Science Alert. Khi bạn đẩy chất lỏng này, nó không tăng tốc theo hướng đã được đẩy mà tăng tốc theo hướng ngược lại. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Physical Review Letters.

Theo giả thuyết vật lý, vật chất cũng mang khối lượng âm giống như cách mà điện tích có thể là âm hoặc dương. Khối lượng âm tồn tại trong vũ trụ mà không vi phạm thuyết tương đối rộng. Nhiều nhà vật lý cho rằng, khối lượng âm có mối liên hệ với một số thứ kỳ lạ trong vũ trụ như năng lượng tối, lỗ đen và sao neutron.

Định luật chuyển động thứ hai của Isaac Newton thường được viết bằng công thức F=m.a, trong đó F là lực tác dụng lên vật, m là khối lượng và a là gia tốc của vật đó. Khi chúng ta viết lại dưới dạng a=F/m, nếu vật có khối lượng âm thì vật sẽ có gia tốc âm. Bạn hãy tưởng tượng đẩy một chiếc cốc thủy tinh trượt trên mặt bàn, nhưng nó chuyển động ngược lại so với tay bạn.

Nhóm nghiên cứu sử dụng tia laser để làm lạnh các nguyên tử rubidium xuống gần độ không tuyệt đối, tạo ra trạng thái ngưng tụ Bose-Einstein. Trong trạng thái này, các nguyên tử rubidium di chuyển rất chậm và tuân theo những nguyên lý kỳ lạ của cơ học lượng tử, chứ không phải vật lý cổ điển. Chúng bắt đầu hoạt động như sóng, với vị trí không thể xác định chính xác.

Các nguyên tử rubidium tự đồng bộ hóa với nhau và di chuyển đồng nhất, tạo thành siêu chất lỏng có thể chảy mà không bị mất năng lượng do ma sát. Sau đó, các nhà khoa học tiếp tục sử dụng tia laser nhằm giữ cho siêu chất lỏng tồn tại ở nhiệt độ rất lạnh, đồng thời bẫy nó trong vùng không gian giống như chiếc bát với kích thước nhỏ hơn 100 micromet.

Khi siêu chất lỏng rubidi nằm trong vùng không gian giống chiếc bát, nó có khối lượng bình thường. Nhóm nghiên cứu sử dụng bộ tia laser thứ hai đẩy các nguyên tử rubidium di chuyển qua lại nhằm thay đổi spin của chúng, phá vỡ chiếc bát, cho phép siêu chất lỏng tràn ra ngoài nhanh đến mức dường như nó có khối lượng âm.

"Một khi bạn đẩy, chất lỏng tăng tốc về phía sau giống như rubidium va vào một bức tường vô hình", Michael Forbes, thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết.

Các nhà khoa học cho rằng chất lỏng mà họ tạo ra chính là vật chất có khối lượng âm, nhưng nó cần được kiểm tra một cách độc lập và khách quan bởi nhiều nhóm nghiên cứu khác trong tương lai.

Theo VNE