Amerikalı bilim insanları, laboratuvarda gerçekten kulağa geldiği kadar tuhaf olan, negatif kütleye sahip bir akışkan üretti. Bunun anlamı, bilinen diğer tüm fiziksel nesnelerin aksine, bu akışkana bir itme kuvveti uyguladığınızda, ileri doğru hareket etmek yerine geriye doğru ivmelenmesi. Bu tuhaf olgu, bilim insanlarına kara delikler ve nötron yıldızları içerisinde meydana gelen bazı gariplikler hakkında fikir verebilir.

Fakat burada biraz duralım.

Bir cisim nasıl negatif kütleye sahip olabilir?

Varsayımsal olarak konuşmamız gerekirse, maddeler, bir elektrik yükünün negatif veya pozitif olabilmesiyle aynı şekilde negatif kütleye sahip olabilmelidir. Kağıt üzerinde bu mümkündür, fakat bilim dünyasında, negatif kütlenin fizik yasalarını ihlal etmeden var olup olamayacağına tartışmalar hala devam etmektedir.

Isaac Newton’ın İkinci Hareket Yasası genellikle F=m*a formülüyle ifade edilir; bu formül kuvvetin, cismin kütlesiyle ivmesinin çarpımına eşit olduğun ifade eder.

Eğer bu formülü ivmenin, kuvvetin kütleye bölümü (a=F/m) şeklinde yeniden düzenler ve kütleyi negatif alırsak, ivmenin negatif çıkması gerekir. Bunu, bir bardağı masanın diğer ucuna doğru kaydırdığınızı ve bardağın elinize doğru geri itildiği şeklinde zihninizde canlandırabilirsiniz.

Yine de bize yabancı bir kavram gibi geliyor olması, mümkün olmadığını göstermiyor. Üstelik geçmişte yapılan bazı teorik çalışmalar, negatif kütlenin, genel görelilik teorisini ihlal etmeden evrende var olabileceğine dair ilk kanıtları sunmuştu. Dahası, çoğu fizikçi karanlık enerji, kara delikler ve nötron yıldızları gibi evrende gözlemlediğimiz çoğu tuhaf şeyin, negatif kütle ile bağlantısı olabileceğini düşünüyor. Bu nedenle, araştırmacılar bir süredir laboratuvar ortamında negatif kütleye hayat vermek için aktif bir şekilde çalışmalar yürütüyordu.

En sonunda Washington Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacılar, negatif kütleye sahipmiş gibi davranan aşırı soğutulmuş atomlardan oluşmuş bir akışkan üretmeyi başardıklarını açıklayarak, bunun evrenin derinliklerinde meydana gelen tuhaf olguların araştırılması için kullanılabileceğini öne sürdüler.

Araştırma ekibinde yer alan Michael Forbes; “Burada ilk olan şey, negatif kütlenin doğası üzerinde, herhangi bir güçlük olmaksızın sahip olduğumuz muhteşem denetim” diye açıklamada bulunuyor.

Ekip bu ilginç akışkanı oluşturmak için, Bose-Einstein yoğuşması olarak bilinen bir hale ulaşmak amacıyla, lazer kullanarak rubidyum atomlarını mutlak sıfır noktasına çok yakın bir dereceye kadar soğuttular. Parçacıklar bu hal içerisindeyken, inanılmaz derecede yavaş hareket eder ve klasik fizik yerine kuantum fiziğinin tuhaf ilkelerine bağlı kalırlar. Bu da dalgalar davranmaya başladıkları ve konumlarının hassas bir şekilde belirlenemeyeceği anlamına gelir.
Parçacıklar ayrıca uyum içerisinde, hep birlikte hareket ederek, süper akışkan adı verilen ve sürtünmeye karşı enerji kaybetmeden akma yeteneği gösterebilen bir madde meydana getirirler.

Ekip, bu süper akışkanı aşırı düşük sıcaklıklarda tutmak için lazerleri kullandılar ve ayrıca 100 mikron (1 mikron, 1 metrenin milyonda biri) genişliğinde küçük kap benzeri bir alan içerisinde tuzakladılar.

Süper akışkan bu alan içerisinde tutulduğu sürece sıradan kütleye sahipti ve Bose-Einstein yoğuşuk maddelerinin olduğu kadarıyla oldukça normaldi. Sonrasında ekip, süper akışkanı bu alandan kaçmaya zorladı.

İkinci bir lazer seti kullanarak, ekip atomların spinlerini değiştirmek amacıyla atomları karşılıklı olarak tekmeleyerek ve “kabın” kırılmasına ve rubidyum atomlarının o kadar hızlı fırlamalarına neden oldu ki, süper akışkan negatif kütleye sahipmiş gibi davrandı.

“Bir kere ittirdiğinizde, geriye doğru ivmeleniyor. Sanki rubidyum görünmez bir duvara çarpıyormuş gibi görünüyor” diye açıklıyor Forbes.

Şimdiye kadar, ekip negatif kütleli akışkanın, diğer araştırmacıların bulgularını doğruladığını ifade ediyor, fakat bunlar henüz ilk zamanlar. Bu kaçak süper akışkanın güvenilir olup olmadığı ve laboratuvarda negatif kütle ile alakalı bazı tuhaf önerileri sınamak amacıyla yeterince kesin olup olmadığı henüz bilinmiyor. Buluş hakkında heyecanlanmadan önce, başka araştırmacıların da bağımsız olarak aynı sonuçlara ulaşması gerekiyor.

Araştırma, kendi evinde de denemek isteyen araştırmacılar için, hakemli Physical Review Letters dergisinde yayımlandı. Böylelikle araştırmanın bağımsız olarak tekrarlanması için fazla beklenmemesi umuluyor.

Emin olduğumuz bir şey varsa, o da fiziğin gittikçe daha da tuhaflaşmaya devam ettiğidir ve ileride neler olacağını görmek için sabırsızlanıyoruz.

 

---

Kaynak: Physicists Say They've Created a Fluid With 'Negative Mass'

< http://www.sciencealert.com/physicists-say-they-ve-created-a-fluid-with-negative-mass >

Referans: Negative-Mass Hydrodynamics in a Spin-Orbit–Coupled Bose-Einstein Condensate < https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.155301 > DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.155301

---