Các nhà vật lý tạo ra vật chất có "khối lượng âm"

Các nhà vật lý tại đại học Washington, Mỹ đã tạo thành công một chất lỏng của các nguyên tử siêu lạnh có khối lượng âm, đi ngược lại các nguyên tắc vật lý thông thường. Khi bạn đẩy chất lỏng này, nó không di chuyển theo hướng được đẩy mà di chuyển về hướng ngược lại.

Theo giả thuyết vật lý, vật chất có khối lượng âm cũng giống như điện tích có cả âm và dương. Và sự tồn tại của khối lượng âm không phá vỡ các nguyên tắc vật lý.

Định luật chuyển động thứ hai của Newton: F=m.a

• F là lực tác dụng lên vật.
• m là khối lượng.
• a là gia tốc của vật đó.

Khi a=F/m

Theo công thức này, nếu vật có khối lượng âm thì vật sẽ có gia tốc âm.

Để dễ hiểu, bạn có thể tưởng tượng khi ta đẩy một chiếc cốc thủy tinh trượt trên mặt bàn, nhưng nó sẽ chuyển động ngược lại so với tay bạn. Khối lượng âm tồn tại trong vũ trụ mà không vi phạm thuyết tương đối rộng.

Để tạo ra chất lỏng kỳ diệu này, nhóm nghiên cứu sử dụng tia laser để làm lạnh các nguyên tử rubidium xuống gần độ 0 tuyệt đối, tạo ra trạng thái ngưng tụ Bose-Einstein. Khi đó, các nguyên tử rubidium di chuyển rất chậm và hoạt động như sóng với vị trí không thể xác định chính xác, chúng không tuân theo những nguyên lý của vật lý cổ điển.

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, để bẫy nó trong vùng không gian giống như chiếc bát có kích thước nhỏ hơn 100 micromet. Khi đó, siêu chất lỏng này có khối lượng bình thường.

Sau đó, 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 vùng không gian chứa nó và cho phép siêu chất lỏng tràn ra ngoài nhanh đến mức dường như nó có khối lượng âm.

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

Các nhà khoa học trong nhóm nghiên cứu cho rằng chất lỏng mà họ tạo ra chính là vật chất "hành xử như nó có khối lượng âm" chứ không tạo ra được khối lượng âm như trong giải định của vật lý lý thuyết. Nhưng nghiên cứu này vẫn là một bước tiến của vật lý hiện đại giúp cho việc nghiên cứu những vấn đề trong vũ trụ như lỗ đen, năng lượng tối, sao neutron... trong tương lai.

• 9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại khiến các nhà khoa học đau đầu (Phần 1)
• 9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại khiến các nhà khoa học đau đầu (Phần 2)
• Chính thức: Chúng ta đã có một trạng thái vật chất mới: tinh thể thời gian