Físicos de la Universidad Estatal de Washington (WSU) han creado un líquido con masa negativa, que es exactamente lo que suena: si se empuja, acelera en dirección contraria.

El fenómeno rara vez se crea en condiciones de laboratorio y puede utilizarse para explorar algunos de los conceptos más desafiantes del cosmos, dijo Michael Forbes, profesor asistente de física y astronomía de la Washington State University (WSU). La investigación aparece este 17 de abril en la revista Physical Review Letters.

Hipotéticamente, la materia puede tener masa negativa en el mismo sentido en que una carga eléctrica puede ser negativa o positiva. La gente rara vez piensa en estos términos, y nuestro mundo cotidiano sólo ve los aspectos positivos de la Segunda Ley del Movimiento de Isaac Newton, en la que una fuerza es igual a la masa de un objeto multiplicada por su aceleración, o F = ma. Si se empuja un objeto, se acelerará en la dirección en que se está empujando. La masa acelerará en la dirección de la fuerza.

«Eso es lo que pasa con la mayoría de las cosas que estamos acostumbrados a hacer», dijo Forbes, haciendo alusión a la nueva rareza. «Con masa negativa, si empujas algo, se acelera hacia ti.»

Condiciones para la masa negativa

Él y sus colegas crearon las condiciones para la masa negativa enfriando átomos de rubidio a sólo una fracción por encima del cero absoluto, creando lo que se conoce como un condensado de Bose-Einstein.

En este estado, predicho por Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, las partículas se mueven muy lentamente y, siguiendo los principios de la mecánica cuántica, se comportan como ondas. También se sincronizan y se mueven al unísono como lo que se conoce como un superfluido, que fluye sin perder energía.

Los investigadores liderados por Peter Engels, profesor de física y astronomía de WSU, crearon estas condiciones utilizando láseres para ralentizar las partículas, hacerlas más frías y permitir que las partículas calientes de alta energía escaparan como el vapor, enfriando la materia.

Los láseres atraparon a los átomos como si estuvieran en un recipiente que medía menos de cien micras de diámetro. En este punto, el superfluido de rubidio tiene masa regular. Al romper el recipiente se permite que el rubidio se deshaga hacia fuera, ampliándose mientras que el rubidio en el centro empuja hacia fuera.

Para crear una masa negativa, los investigadores aplicaron un segundo conjunto de láseres que golpeaban los átomos de un lado a otro y cambiaban la forma en que giraban. Ahora, cuando el rubidio se precipita lo suficientemente rápido, se comporta como si tuviera una masa negativa. «Una vez que se empuja, se acelera hacia atrás», dijo Forbes en un comunicado, que actuó como un teórico que analiza el sistema. «Parece que el rubidio golpea una pared invisible.»

La técnica utilizada por los investigadores de WSU evita algunos de los defectos subyacentes encontrados en intentos previos de entender masa negativa.

«Lo primero es el control exquisito que tenemos sobre la naturaleza de esta masa negativa, sin ninguna otra complicación», dijo Forbes.
Este aumento de control da a los investigadores una nueva herramienta para diseñar experimentos para estudiar física análoga en astrofísica, como estrellas de neutrones, y fenómenos cosmológicos como los agujeros negros y la energía oscura, donde Los experimentos son imposibles. «Proporciona otro ambiente para estudiar un fenómeno fundamental que es muy peculiar», dijo Forbes.

Fuente: Europa Press