Wissenschaftler haben eine Substanz mit einer negativen effektiven Masse nachgewiesen. Exotische Materie

Wissenschaftler haben eine Substanz mit einer negativen effektiven Masse nachgewiesen. Exotische Materie
Wissenschaftler haben eine Substanz mit einer negativen effektiven Masse nachgewiesen. Exotische Materie
25.09.2019

Hypothetisches Wurmloch in der Raumzeit

Im Labor der University of Washington wurden Bedingungen für die Bildung eines Bose-Einstein-Kondensats in einem Volumen von weniger als 0,001 mm³ geschaffen. Die Teilchen wurden durch einen Laser abgebremst und gewartet, bis die energiereichsten von ihnen das Volumen verließen, was das Material weiter abkühlte. Zu diesem Zeitpunkt hatte die überkritische Flüssigkeit noch eine positive Masse. Würde der Verschluss des Gefäßes gebrochen, würden die Rubidiumatome in verschiedene Richtungen auseinanderfliegen, da die Zentralatome die äußersten Atome herausdrücken würden und diese in Richtung der ausgeübten Kraft beschleunigen würden.

Um eine negative effektive Masse zu erzeugen, verwendeten Physiker einen anderen Satz Laser, der den Spin einiger Atome veränderte. Wie die Simulation vorhersagt, sollten die Partikel in bestimmten Bereichen des Gefäßes eine negative Masse annehmen. Deutlich zu erkennen ist dies an der starken zeitlichen Zunahme der Materiedichte in den Simulationen (im unteren Diagramm).


Abbildung 1. Anisotrope Expansion eines Bose-Einstein-Kondensats mit unterschiedlichen Kohäsionskraftkoeffizienten. Echte experimentelle Ergebnisse werden in Rot angezeigt, Ergebnisse von Simulationsvorhersagen werden in Schwarz angezeigt.

Das untere Diagramm ist eine Nahaufnahme des mittleren Rahmens in der unteren Reihe von Abbildung 1.

Das untere Diagramm zeigt eine eindimensionale Simulation der Gesamtdichte als Funktion der Zeit in der Region, in der die dynamische Instabilität erstmals auftrat. Die gestrichelten Linien trennen drei Gruppen von Atomen mit Geschwindigkeiten in dem Quasi-Moment, in dem die effektive Masse negativ zu werden beginnt (obere Linie). Dargestellt ist der Punkt der minimalen negativen effektiven Masse (Mitte) und der Punkt, an dem die Masse wieder positive Werte annimmt (untere Linie). Die roten Punkte markieren Stellen, an denen das lokale Quasi-Drehmoment im Bereich negativer effektiver Masse liegt.

Die allererste Diagrammreihe zeigt, dass sich die Substanz während des physikalischen Experiments genau in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Simulation verhielt, die das Auftreten von Partikeln mit einem Negativ vorhersagt effektive Masse.

In einem Bose-Einstein-Kondensat verhalten sich die Teilchen wie Wellen und breiten sich daher nicht in der Richtung aus, in der sich normale Teilchen mit positiver effektiver Masse ausbreiten sollten.

Fairerweise muss man sagen, dass Physiker immer wieder Ergebnisse bei Experimenten aufgezeichnet haben, bei denen die Eigenschaften von Materie mit negativer Masse auftraten, diese Experimente jedoch unterschiedlich interpretiert werden konnten. Mittlerweile ist die Unsicherheit weitgehend beseitigt.

Wissenschaftlicher Artikel veröffentlicht am 10. April 2017 in der Zeitschrift Briefe zur körperlichen Untersuchung(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, im Abonnement erhältlich). Eine Kopie des Artikels vor der Einreichung bei der Zeitschrift wurde am 13. Dezember 2016 veröffentlicht und ist frei verfügbar auf der Website arXiv.org (arXiv:1612.04055).

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Die Negativmasse wird aus 90 % Cadmiumoxid, 7–5 % Nickeloxidhydrat, 2–5 % Dieselöl hergestellt.


Die negative Masse der Batterien von Alclum und DEAC besteht aus Cadmium und Eisen im Verhältnis Cd:Fe 4:1; negative Masse von Tudor - aus Cadmiumoxidhydrat mit Zusatz von 4-5 % Nickel und 3-5 % Graphit.

Der Begriff der negativen Masse entsteht, wenn man sich die Materie so vorstellen will, dass sich das Elektron ständig im gleichen äußeren Feld bewegt; In diesem Fall bleibt nichts anderes übrig, als davon auszugehen, dass aufgrund der negativen Masse eine Abbremsung auf die Geschwindigkeit Null erfolgt. Natürlich sind die Kräfte in den Gittern, die diese Bremsung verursachen, völlig real, aber nicht in den Konzepten der klassischen Mechanik, sondern in den Konzepten der Wellenmechanik kristalliner Elektronen.

Teilchen mit negativer Masse würden sich aus der Sicht unserer üblichen makroskopischen Vorstellungen im Allgemeinen sehr seltsam verhalten. Wenn ein solches Teilchen interagiert, interagiert es mit Umfeld Würde es einen Reibungswiderstand erfahren, müsste es kontinuierlich beschleunigen und nicht langsamer werden, wie ein gewöhnliches Teilchen. Und das alles liegt daran, dass negative Massen im Allgemeinen der üblichen klassischen Thermodynamik widersprechen.

Indem wir Teilchen mit negativer Masse zulassen, glauben wir, dass physikalische Systeme sowohl beliebig große positive Energien als auch beliebig kleine, unbegrenzte negative Energien haben können. Diese Eigenschaft von Systemen mit Minusteilchen steht jedoch im Widerspruch zu einem der ursprünglichen Axiome der Thermodynamik – dem Postulat der Existenz eines thermodynamischen Gleichgewichtszustands. Allerdings ist dieser Gleichgewichtszustand nicht für jeden möglich. physikalische Systeme. Solche Systeme befinden sich im thermodynamischen Gleichgewicht.

Die modifizierte negative Masseninstabilität wurde unabhängig voneinander in Experimenten an der DCX-II-Anlage entdeckt, wo sie zu völlig unerwarteten, merkwürdigen Konsequenzen führte.

Um die Methode der negativen Massen zu veranschaulichen, bestimmen wir den Schwerpunkt einer runden homogenen Platte mit dem Radius R und einem Ausschnitt in Form eines Kreises mit dem Radius R (Abb. Da die Platte mit dem Ausschnitt eine Symmetrieachse hat , sein Schwerpunkt liegt auf dieser Achse.

Die Eigenschaften eines Teilchens mit negativer Ruhemasse sind völlig ungewöhnlich. So sind beispielsweise bei t0g0 der Geschwindigkeitsvektor eines Teilchens und der Vektor seines Impulses immer in entgegengesetzte Richtungen gerichtet.

Nehmen wir an, dass Teilchen negativer Masse von Systemen gewöhnlicher Teilchen emittiert oder absorbiert werden können, genau wie beispielsweise Photonen oder l; - Mesonen. Die Emission eines Minusteilchens bedeutet jedoch eine Erhöhung der Energie und des Impulses des Systems A, genau das Gleiche, was durch die Absorption eines Plusteilchens desselben verursacht würde (nach Absolutwert) Masse. Und ebenso ist die Absorption eines Minusteilchens durch System B äquivalent zur Emission eines Plusteilchens durch dieses System.

Am Beispiel negativer Massenteilchen haben wir jedoch bereits gesehen, dass es Objekte gibt, die mit herkömmlichen Instrumenten nicht erfasst, aber mit grundlegend neuen Messgeräten erfasst werden können. Es muss daher über die Möglichkeit der Existenz spezieller Messsysteme nachgedacht werden, die Teilchen mit imaginärer Masse erfassen können.

Bei der Herstellung von alkalischer Negativmasse und alkalischer Paste, die einen alkalischen Elektrolyten enthält, sind alle Sicherheitsanforderungen für den Umgang mit Alkalien zu beachten (siehe Kapitel.

Hypothetisches Wurmloch in der Raumzeit

Im Labor der University of Washington wurden Bedingungen für die Bildung eines Bose-Einstein-Kondensats in einem Volumen von weniger als 0,001 mm³ geschaffen. Die Teilchen wurden durch einen Laser abgebremst und gewartet, bis die energiereichsten von ihnen das Volumen verließen, was das Material weiter abkühlte. Zu diesem Zeitpunkt hatte die überkritische Flüssigkeit noch eine positive Masse. Würde der Verschluss des Gefäßes gebrochen, würden die Rubidiumatome in verschiedene Richtungen auseinanderfliegen, da die Zentralatome die äußersten Atome herausdrücken würden und diese in Richtung der ausgeübten Kraft beschleunigen würden.

Um eine negative effektive Masse zu erzeugen, verwendeten Physiker einen anderen Satz Laser, der den Spin einiger Atome veränderte. Wie die Simulation vorhersagt, sollten die Partikel in bestimmten Bereichen des Gefäßes eine negative Masse annehmen. Deutlich zu erkennen ist dies an der starken zeitlichen Zunahme der Materiedichte in den Simulationen (im unteren Diagramm).


Abbildung 1. Anisotrope Expansion eines Bose-Einstein-Kondensats mit unterschiedlichen Kohäsionskraftkoeffizienten. Echte experimentelle Ergebnisse werden in Rot angezeigt, Ergebnisse von Simulationsvorhersagen werden in Schwarz angezeigt.

Das untere Diagramm ist eine Nahaufnahme des mittleren Rahmens in der unteren Reihe von Abbildung 1.

Das untere Diagramm zeigt eine eindimensionale Simulation der Gesamtdichte als Funktion der Zeit in der Region, in der die dynamische Instabilität erstmals auftrat. Die gestrichelten Linien trennen drei Gruppen von Atomen mit Geschwindigkeiten in dem Quasi-Moment, in dem die effektive Masse negativ zu werden beginnt (obere Linie). Dargestellt ist der Punkt der minimalen negativen effektiven Masse (Mitte) und der Punkt, an dem die Masse wieder positive Werte annimmt (untere Linie). Die roten Punkte markieren Stellen, an denen das lokale Quasi-Drehmoment im Bereich negativer effektiver Masse liegt.

Die allererste Diagrammreihe zeigt, dass sich die Substanz während des physikalischen Experiments genau in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Simulation verhielt, die das Auftreten von Partikeln mit einer negativen effektiven Masse vorhersagt.

In einem Bose-Einstein-Kondensat verhalten sich die Teilchen wie Wellen und breiten sich daher nicht in der Richtung aus, in der sich normale Teilchen mit positiver effektiver Masse ausbreiten sollten.

Fairerweise muss man sagen, dass Physiker immer wieder Ergebnisse bei Experimenten aufgezeichnet haben, bei denen die Eigenschaften von Materie mit negativer Masse auftraten, diese Experimente jedoch unterschiedlich interpretiert werden konnten. Mittlerweile ist die Unsicherheit weitgehend beseitigt.

Wissenschaftlicher Artikel veröffentlicht am 10. April 2017 in der Zeitschrift Briefe zur körperlichen Untersuchung(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, im Abonnement erhältlich). Eine Kopie des Artikels vor der Einreichung bei der Zeitschrift wurde am 13. Dezember 2016 veröffentlicht und ist frei verfügbar auf der Website arXiv.org (arXiv:1612.04055).

), auch wenn diese Materialien erstellt und relativ gut untersucht wurden.

Dies kann auch als Material bezeichnet werden, das aus bestimmten Arten exotischer Atome besteht, in denen die Rolle eines Kerns (ein positiv geladenes Teilchen) ein Positron (Positronium) oder ein positives Myon (Myonium) spielt. Es gibt auch Atome mit einem negativen Myon anstelle eines der Elektronen (Myonenatom).

Negative Masse

Es ist zu erkennen, dass ein Objekt mit negativer träger Masse in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt, in die es geschoben wurde, was seltsam erscheinen mag.

Wenn wir träge Masse, passive Gravitationsmasse und aktive Gravitationsmasse getrennt untersuchen, dann wird das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation die folgende Form annehmen:

Somit werden Objekte mit negativer Gravitationsmasse (sowohl passiv als auch aktiv), aber mit positiver träger Masse von positiven aktiven Massen abgestoßen und von negativen aktiven Massen angezogen.

Vorwärtsanalyse

Obwohl Teilchen mit negativer Masse unbekannt sind, haben Physiker (ursprünglich G. Bondi und Robert L. Forward (Englisch) Russisch ) konnten einige der erwarteten Eigenschaften beschreiben, die solche Partikel haben könnten. Unter der Annahme, dass alle drei Arten von Massen gleich sind, ist es möglich, ein System zu konstruieren, in dem negative Massen von positiven Massen angezogen werden, während gleichzeitig positive Massen von negativen Massen abgestoßen werden. Gleichzeitig erzeugen negative Massen eine gegenseitige Anziehungskraft, werden jedoch aufgrund ihrer negativen trägen Massen abgestoßen.

Mit einem negativen Wert und positiver Wert, wird die Kraft negativ (abstoßend) sein. Auf den ersten Blick sieht es so aus, als würde die negative Masse von der positiven Masse wegbeschleunigen, aber da ein solches Objekt auch eine negative träge Masse hätte, würde es in die entgegengesetzte Richtung beschleunigen. Darüber hinaus zeigte Bondi, dass, wenn beide Massen gleich sind Absolutwert, aber unterscheiden sich dann im Vorzeichen allgemeines System positiv und negative Teilchen ohne zusätzliche Einwirkung von außen auf das System unbegrenzt beschleunigen.

Dieses Verhalten ist insofern seltsam, als es völlig im Widerspruch zu unserem Verständnis des „gewöhnlichen Universums“ steht, das sich aus der Arbeit mit positiven Massen ergibt. Aber es ist völlig mathematisch konsistent und führt zu keinen Widersprüchen.

Es mag den Anschein haben, dass eine solche Darstellung gegen das Gesetz der Impuls- und/oder Energieerhaltung verstößt, aber unsere Massen sind im absoluten Wert gleich, eine ist positiv und die andere negativ, was bedeutet, dass der Impuls des Systems Null ist, wenn beide Massen vorhanden sind gemeinsam bewegen und gemeinsam beschleunigen, unabhängig von der Geschwindigkeit:

Und die gleiche Gleichung kann für die kinetische Energie berechnet werden:

Forward erweiterte Bondis Forschung auf weitere Fälle und zeigte, dass die Gleichungen auch dann konsistent bleiben, wenn zwei Massen im absoluten Wert nicht gleich sind.

Einige der durch diese Annahmen eingeführten Eigenschaften erscheinen ungewöhnlich, zum Beispiel erhöht sich in einer Mischung aus einem Gas aus positiver Materie und einem Gas aus negativer Materie die Temperatur des positiven Teils auf unbestimmte Zeit. In diesem Fall kühlt jedoch der negative Teil der Mischung mit der gleichen Geschwindigkeit ab, wodurch das Gleichgewicht ausgeglichen wird. Jeffrey A. Landis (Englisch) Russisch verwies auf andere Anwendungen der Forward-Analyse, einschließlich des Hinweises, dass sich Teilchen mit negativer Masse zwar gegenseitig durch Gravitation abstoßen, elektrische Kräfte wie Ladungen sich jedoch gegenseitig anziehen (im Gegensatz zu Teilchen mit positiver Masse, bei denen sich solche Teilchen abstoßen). Für Teilchen mit negativer Masse bedeutet dies, dass Gravitations- und elektrostatische Kräfte ihre Plätze tauschen.

Forward schlug ein Design für den Motor vor Raumschiffe Verwendung negativer Masse, die keinen Zufluss von Energie und Arbeitsflüssigkeit erfordert, um eine beliebig große Beschleunigung zu erreichen, obwohl das Haupthindernis natürlich darin besteht, dass negative Masse völlig hypothetisch bleibt. Siehe Diametralantrieb.

Forward prägte auch den Begriff „Nullifizierung“, um zu beschreiben, was passiert, wenn normale und negative Materie aufeinandertreffen. Es wird erwartet, dass sie sich gegenseitig zerstören oder die Existenz des anderen „zunichtemachen“ können, und danach wird keine Energie mehr übrig sein. Es lässt sich jedoch leicht zeigen, dass ein gewisser Impuls bestehen bleiben kann (er bleibt nicht bestehen, wenn sie sich wie oben beschrieben in die gleiche Richtung bewegen, sondern sie müssen sich aufeinander zubewegen, um sich zu treffen und einander aufzuheben). Dies könnte wiederum erklären, warum nicht plötzlich gleiche Mengen an normaler und negativer Materie aus dem Nichts auftauchen (das Gegenteil von Nullifizierung): Der Impuls würde in diesem Fall zwischen beiden nicht erhalten bleiben.

Exotische Materie in der Allgemeinen Relativitätstheorie

In welche Richtung fällt Antimaterie?

Hauptartikel: Gravitationswechselwirkung von Antimaterie

Die meisten modernen Physiker glauben, dass Antimaterie eine positive Gravitationsmasse hat und wie gewöhnliche Materie herunterfallen sollte. Einige Forscher glauben jedoch, dass es bisher keine überzeugenden experimentellen Beweise für diese Tatsache gibt. Dies liegt an der Schwierigkeit, Gravitationskräfte direkt auf Teilchenebene zu untersuchen. Bei solch geringen Entfernungen haben die elektrischen Kräfte Vorrang vor der viel schwächeren Gravitationskraft. Darüber hinaus müssen Antiteilchen von ihren regulären Gegenstücken getrennt gehalten werden, da sie sonst schnell vernichtet werden. Offensichtlich ist die direkte Messung passiv Gravitationsmasse Antimaterie. ATHENA-Antimaterie-Experimente ATHENA ) und ATRAP (dt. EINE FALLE ) könnte bald Antworten liefern.

Die Antworten zur trägen Masse sind jedoch schon lange aus Blasenkammerexperimenten bekannt. Sie zeigen überzeugend, dass Antiteilchen eine positive träge Masse haben, die der Masse „normaler“ Teilchen entspricht, aber die entgegengesetzte elektrische Ladung. Bei diesen Experimenten wird die Kammer einer konstanten Temperatur ausgesetzt Magnetfeld, wodurch sich die Teilchen entlang einer Schraubenlinie bewegen. Der Radius und die Richtung dieser Bewegung entsprechen dem Verhältnis der elektrischen Ladung zu träge Masse. Teilchen-Antiteilchen-Paare bewegen sich entlang helikaler Linien in entgegengesetzte Richtungen, aber mit gleichen Radien. Aus dieser Beobachtung lässt sich schließen, dass sich ihre Verhältnisse von elektrischer Ladung zu träger Masse nur im Vorzeichen unterscheiden.

Anmerkungen

Hauptabschnitte
Allgemeine (physikalische) Akustik Geometrische Akustik Psychoakustik Bioakustik Elektroakustik Hydroakustik Ultraschallakustik Quantenakustik (Akustoelektronik) Akustische Phonetik (Sprachakustik)
Angewandte Akustik Architekturakustik (Bauakustik) Aeroakustik Musikalische Akustik Verkehrsakustik Medizinische Akustik Digitale Akustik
Verwandte Wegbeschreibungen Akusto-Optik

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„Technik für die Jugend“, 1990, Nr. 10, S. 16-18.

Gescannt von Igor Stepikin

Tribüne kühner Hypothesen

Ponkrat BORISOV, Ingenieur
Negative Masse: eine freie Fahrt ins Unendliche

  • Seit mehr als 30 Jahren erscheinen von Zeit zu Zeit Artikel zu diesem Thema in ausländischen und sowjetischen Physikzeitschriften. Aber seltsamerweise scheinen sie immer noch nicht die Aufmerksamkeit der Popularisierer auf sich gezogen zu haben. Aber das Problem der negativen Masse ist, selbst in einer streng wissenschaftlichen Formulierung, ein hervorragendes Geschenk sowohl für Liebhaber der Paradoxien der modernen Physik als auch für Science-Fiction-Autoren. Aber das ist die Eigenschaft der Fachliteratur: Die Sensation darin kann über Jahrzehnte verborgen bleiben...
  • Wir sprechen also von einer hypothetischen Form der Materie, deren Masse das entgegengesetzte Vorzeichen zum üblichen hat. Es stellt sich sofort die Frage: Was bedeutet das eigentlich? Und es wird sofort klar: Den Begriff der negativen Masse richtig zu definieren ist gar nicht so einfach.
  • Zweifellos muss es die Eigenschaft der Gravitationsabstoßung haben. Es stellt sich jedoch heraus, dass dies allein nicht ausreicht. In der modernen Physik werden vier Arten von Massen streng unterschieden:
  • Gravitationsaktiv – derjenige, der anzieht (natürlich nur, wenn er positiv ist);
  • Gravitationspassiv – derjenige, der angezogen wird;
  • träge, das unter Einwirkung einer ausgeübten Kraft eine bestimmte Beschleunigung erhält (a = F/m);
  • schließlich die Einstein-Ruhemasse, die die Gesamtenergie des Körpers angibt (E = mC 2).
  • Nach allgemein anerkannten Theorien sind sie alle gleich groß. Es ist jedoch notwendig, zwischen ihnen zu unterscheiden, und dies wird gerade bei der Bestimmung der negativen Masse deutlich. Tatsache ist, dass es dem Üblichen nur dann völlig entgegengesetzt ist, wenn alle vier seiner Typen negativ werden.
  • Basierend auf diesem Ansatz bestimmte der englische Physiker H. Bondi im allerersten Artikel zu diesem Thema, der bereits 1957 veröffentlicht wurde, die grundlegenden Eigenschaften der „Minusmasse“ durch strenge Beweise.
  • Es dürfte nicht einmal schwierig sein, sie hier zu wiederholen, da sie nur auf der Newtonschen Mechanik basieren. Aber das wird unsere Geschichte unübersichtlich machen, und dann gibt es hier viele physikalische und mathematische „Feinheiten“. Kommen wir daher gleich zu den Ergebnissen, zumal diese recht eindeutig sind.
  • Erstens muss „Minus-Materie“ alle anderen Körper gravitativ abstoßen, also nicht nur mit negativer, sondern auch mit positiver Masse (während gewöhnliche Materie im Gegenteil immer Materie beider Arten anzieht). Darüber hinaus muss es sich unter dem Einfluss einer Kraft bis hin zur Trägheitskraft in die entgegengesetzte Richtung zum Vektor dieser Kraft bewegen. Und schließlich muss auch seine gesamte Einstein-Energie negativ sein.
  • Daher muss übrigens betont werden, dass unsere erstaunliche Materie keine Antimaterie ist, deren Masse immer noch als positiv gilt. Beispielsweise würde nach modernen Vorstellungen die „Anti-Erde“ aus Antimaterie auf genau derselben Umlaufbahn wie unser Heimatplanet um die Sonne kreisen.
  • Das alles ist vielleicht fast offensichtlich. Doch dann beginnt das Unglaubliche.
  • Nehmen wir die gleiche Schwerkraft. Wenn sich zwei gewöhnliche Körper anziehen und näher kommen und zwei Antimassen sich abstoßen und zerstreuen, was passiert dann bei der gravitativen Wechselwirkung von Massen unterschiedlicher Vorzeichen?
  • Dies sei der einfachste Fall: Ein Körper (sagen wir eine Kugel) aus Materie mit einer negativen Masse -M befindet sich hinter einem Objekt (nennen wir es eine „Rakete“ – wir werden jetzt herausfinden, warum) mit einer gleichen positiven Masse +M. Es ist klar, dass das Gravitationsfeld des Balls die Rakete abstößt, während es selbst den Ball anzieht. Daraus folgt jedoch (dies ist wiederum streng bewiesen), dass sich das gesamte System entlang einer geraden Linie bewegt, die die Mittelpunkte zweier Massen verbindet, mit konstante Beschleunigung, proportional zur Kraft der Gravitationswechselwirkung zwischen ihnen!
  • Natürlich „beweist“ dieses Bild der spontanen, grundlosen Bewegung auf den ersten Blick nur eines: Antimasse mit den Eigenschaften, die wir ihr in der Definition von Anfang an zugeschrieben haben, kann einfach nicht existieren. Schließlich haben wir scheinbar eine ganze Reihe von Verstößen gegen die unveränderlichsten Gesetze erlitten.
  • Nun, wird hier nicht beispielsweise der Impulserhaltungssatz völlig offen missachtet? Beide Körper rasen ohne ersichtlichen Grund in eine Richtung, aber nichts bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung. Aber denken Sie daran, dass eine der Massen negativ ist! Das bedeutet aber, dass sein Impuls, unabhängig von der Geschwindigkeit, ein Minuszeichen hat: (-M)V, und dann bleibt der Gesamtimpuls des Systems aus zwei Körpern immer noch Null!
  • Das Gleiche gilt für die gesamte kinetische Energie des Systems. Im Ruhezustand der Körper ist er gleich Null. Aber egal wie schnell sie sich bewegen, es ändert sich nichts: Die negative Masse der Kugel akkumuliert in voller Übereinstimmung mit der Formel (-M)V 2 /2 negative kinetische Energie, die den Anstieg der positiven Energie der Kugel genau ausgleicht Rakete.
  • Wenn das alles absurd erscheint, dann schlagen wir es vielleicht „mit einem Keil aus“ und versuchen, eine Absurdität durch eine andere zu bestätigen? Seit der sechsten Klasse wissen wir, dass der Mittelpunkt gleicher Punktmassen (natürlich positiv) in der Mitte zwischen ihnen liegt. Also – wie gefällt Ihnen das nächste Fazit? Der Mittelpunkt gleicher Punktmassen mit VERSCHIEDENEM VORZEICHEN liegt zwar auf einer durch sie verlaufenden Geraden, aber nicht innerhalb, sondern AUSSERHALB des sie verbindenden Segments, im Punkt ±Ґ?!
  • Nun, ist es einfacher?
  • Diese Schlussfolgerung ist übrigens schon recht elementar und kann auf Wunsch von jedem wiederholt werden, der sich mit Physikkenntnissen auf dem Niveau derselben sechsten Klasse auskennt.
  • Wer sich nicht auf sein Wort verlassen kann und sicherstellen möchte, dass alle Berechnungen korrekt sind, kann auf eine der neuesten Veröffentlichungen zu diesem Thema verweisen – einen Artikel des amerikanischen Physikers R. Forward „ Raketenantriebüber negative Massenmaterie“, veröffentlicht in der übersetzten Zeitschrift „Aerospace Technology“ Nr. 4 für 1990.
  • Aber vielleicht denkt der anspruchsvolle Leser, dass er ohne Berechnung verstanden hat, wo ihm die „Linde“ zugeschoben wurde? Tatsächlich schweigt bei all diesen eleganten Argumenten die Frage: Woher kommt so eine wunderbare Masse? Denn unabhängig von der Herkunft muss Energie für die „Gewinnung“, „Produktion“ oder, sagen wir, Lieferung an den Ort des Geschehens aufgewendet werden, was bedeutet...
  • Ach, erfahrener Leser! Natürlich wird Energie benötigt, aber auch diese ist negativ. Es gibt nichts zu tun: In Einsteins Formel für die Gesamtenergie eines Körpers E = Mc 2 hat unsere wunderbare Masse immer noch das gleiche Minuszeichen. Das bedeutet, dass die „Herstellung“ eines Körperpaares mit GLEICHMASSEN UNTERSCHIEDLICHER Vorzeichen NULL Gesamtenergie erfordert. Gleiches gilt für Lieferungen und sonstige Manipulationen.
  • Nein – so paradox all diese Ergebnisse auch sein mögen, strenge Schlussfolgerungen besagen, dass die Anwesenheit von Antimasse nicht nur der Newtonschen Mechanik widerspricht, sondern auch allgemeine Theorie Relativität. Es konnten keine logischen Verbote für seine Existenz gefunden werden.
  • Nun, wenn die Theorie es „erlaubt“, dann denken wir zum Beispiel darüber nach, was beim physischen Kontakt zweier identischer Materieteilchen mit Plus- und Minusmasse passieren kann? Bei „gewöhnlicher“ Antimaterie ist alles klar: Die Vernichtung erfolgt unter Freisetzung der vollen Energie beider Körper. Wenn aber eine von zwei gleichen Massen negativ ist, dann ist ihre Gesamtenergie, wie wir gerade festgestellt haben, Null. Aber WAS mit ihnen in Wirklichkeit passieren wird, ist eine Frage, die über die Theorie hinausgeht.
  • Der Ausgang eines solchen Ereignisses kann nur durch Erfahrung bekannt werden. Es ist unmöglich, es zu „berechnen“ – schließlich haben wir keine Ahnung vom „Wirkungsmechanismus“ der negativen Masse, ihrer „ Interne Struktur„(da wir das übrigens nicht über die gewöhnliche Masse wissen). Theoretisch ist eines klar: In jedem Fall bleibt die Gesamtenergie des Systems Null. Wir haben das Recht, nur eine HYPOTHESE aufzustellen, wie es derselbe Vorwärts tut. Nach seiner Annahme führt die physikalische Wechselwirkung hier nicht zur Vernichtung, sondern zur sogenannten „Nullifizierung“, also der „stillen“ gegenseitigen Vernichtung von Teilchen, ihrem Verschwinden ohne Freisetzung von Energie.
  • Aber wir wiederholen, nur ein Experiment könnte diese Hypothese bestätigen oder widerlegen.
  • Aus den gleichen Gründen wissen wir nichts darüber, wie man negative Masse „herstellt“ (sofern dies überhaupt möglich ist). Die Theorie besagt lediglich, dass zwei gleiche Massen mit entgegengesetztem Vorzeichen grundsätzlich ohne Energieaufwand entstehen können. Und sobald ein solches Körperpaar auftaucht, fliegt es beschleunigt in einer geraden Linie in die Unendlichkeit ...
  • R. Forward hat in seinem Artikel bereits einen Motor mit negativer Masse „entworfen“, der uns mit jeder von uns eingestellten Beschleunigung zu jedem Punkt im Universum bringen kann. Es stellt sich heraus, dass alles, was Sie dafür brauchen, ein Paar gute Federn ist (alle Wechselwirkungen der „Minusmasse“ mit der Normalmasse durch elastische Kräfte werden natürlich auch im Detail berechnet).
  • Platzieren wir also unsere wunderbare Masse, die der Masse der Rakete entspricht, in der Mitte ihres „Motorraums“. Wenn Sie vorwärts fliegen müssen, spannen Sie die Feder von der Rückwand und haken Sie sie an einem Körper mit negativer Masse ein. Aufgrund seiner „perversen“ Trägheitseigenschaften rast es sofort nicht dorthin, wo es gezogen wird, sondern in die genau entgegengesetzte Richtung und reißt die Rakete mit einer Beschleunigung mit sich, die proportional zur Spannkraft der Feder ist.
  • Um die Beschleunigung zu stoppen, einfach die Feder aushängen. Und um das Schiff zu verlangsamen und anzuhalten, müssen Sie eine zweite Feder verwenden, die an der Vorderwand des Motorraums befestigt ist.
  • Und doch gibt es eine teilweise Widerlegung der „freien Maschine“! Es kommt zwar aus einer völlig unerwarteten Richtung. Aber mehr dazu am Ende.
  • Suchen wir in der Zwischenzeit nach Orten, an denen sich große Mengen negativer Masse befinden könnten. Solche Orte werden durch riesige Hohlräume nahegelegt, die auf großmaßstäblichen dreidimensionalen Karten der Verteilung von Galaxien im Universum entdeckt wurden – die interessantesten Phänomene für sich. Wie aus Abb. ersichtlich ist. 2 betragen die Abmessungen dieser Hohlräume, die auch einfach „Blasen“ genannt werden, etwa 100 Millionen Lichtjahre (während die Abmessungen unserer Galaxie etwa 0,06 Millionen Lichtjahre betragen). Somit hat das Universum im größten Maßstab eine „schaumige“ Struktur.
  • Blasengrenzen sind deutlich durch Cluster gekennzeichnet große Zahl Galaxien. In den Blasen gibt es praktisch keine davon, und wenn sie dort vorkommen, handelt es sich um sehr ungewöhnliche Objekte. Sie zeichnen sich durch Spektren starker Hochfrequenzstrahlung aus. Man geht heute davon aus, dass die Blasen „gescheiterte“ Galaxien oder Gaswolken aus gewöhnlichem Wasserstoff enthalten.
  • Aber kann man nicht annehmen, dass die „schaumige“ Struktur des Universums das Ergebnis seiner Entstehung aus der gleichen Anzahl von Teilchen negativer und positiver Masse ist? Aus dieser Erklärung ergibt sich übrigens natürlich eine sehr attraktive Konsequenz: Die Gesamtmasse des Universums war und ist immer gleich Null. Dann sind Blasen natürliche Orte für Minusmasse, deren Partikel dazu neigen, sich so weit wie möglich auseinander zu bewegen. Und die positive Masse wird an die Oberfläche der Blasen gedrückt, wo sie unter dem Einfluss der Schwerkraft Galaxien und Sterne bildet. Hier können wir uns an den Artikel von A. A. Baranov erinnern, der bereits 1971 in Ausgabe Nr. 11 der Zeitschrift „Izvestia of Universities“ erschien. Physik". Es handelt sich um ein kosmologisches Modell des Universums mit Teilchen, die Massen beider Vorzeichen haben. Anhand dieses Modells erklärt der Autor experimentelle Schätzungen der kosmologischen Konstante und der Hubble-Rotverschiebung sowie einige anomale Phänomene, die in interagierenden Galaxien beobachtet werden.
  • Ein weiteres mögliches Zeichen für große Mengen negativer Masse ist das Vorhandensein sehr schneller „Ströme“ in den großräumigen Strukturen des Universums. Somit „fließt“ der Superhaufen, der unsere Galaxie enthält, mit einer Geschwindigkeit von 600 km/s relativ zum ruhenden Hintergrund der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Diese Geschwindigkeit passt nicht in den Rahmen der Theorien zur Entstehung von Galaxien aus kalter dunkler Materie. R. Forward schlägt vor, dieses Phänomen unter Berücksichtigung der kollektiven Abstoßung von Superhaufen durch Blasen mit negativer Masse zu erklären.
  • Negative Materie kann also nur auseinanderfliegen. Es stellt sich jedoch heraus, dass dies eine teilweise Widerlegung vieler der diskutierten Schlussfolgerungen ist. Denn die Eigenschaft der gravitativen Abstoßung zwischen Materieteilchen, welcher Art auch immer, führt zwangsläufig dazu, dass diese Teilchen unter dem Einfluss der Gravitationskräfte nicht zusammenkommen können. Darüber hinaus: Da sich ein Teilchen mit negativer Masse unter dem Einfluss einer Kraft in die entgegengesetzte Richtung zum Vektor dieser Kraft bewegt, können gewöhnliche interatomare Wechselwirkungen solche Teilchen nicht zu „normalen“ Körpern binden.
  • Wir hoffen aber, dass der Leser trotzdem Freude an all diesen Diskussionen hatte...