Categorie: Meccanica quantistica Relatività
Tags: massa negativa raffreddamento rubidio superfluido
Scritto da: Vincenzo Zappalà
Commenti:14
!!! Creata la massa negativa! ***
Proviamo a pensarci un attimo… Cosa vorrebbe mai dire avere una massa negativa? Ad esempio, mettere una sfera di ferro su una bilancia e vedere il piatto che la contiene salire verso l’alto? Potremmo, però, anche immaginare altre strane e ipotetiche conseguenze. Tuttavia, ormai la faccenda non è più un’ipotesi fantascientifica e quindi possiamo discuterne con la dovuta valenza scientifica, pur rimanendo giocoforza legati a una semplificazione abbastanza spinta.
Non so nemmeno come cominciare… Potrei dirvi che una massa negativa è prevista TEORETICAMENTE dalle massime teorie fisiche moderne, la relatività ristretta, quella generale e la meccanica quantistica (che la scuola continua a ignorare). Non sarebbe nemmeno difficile andare a spiegare come si ricavano le formule che la dimostrano.
Potrei ricollegarmi al mare di Dirac e dire che se è possibile avere energia negativa dovrebbe essere altrettanto possibile avere anche una massa negativa. Massa ed energia sono in fondo la stessa cosa. Potrei, più semplicemente, utilizzare un banale confronto: se esistono particelle con carica negativa e positiva, perché non dovrebbero esistere particelle con massa positiva e negativa? E chissà quanti altri spunti esistono…
Preferisco, invece, utilizzare la fisica classica, la più classica che c’è: il secondo principio della dinamica (spiegato, insieme agli altri due principi, all'interno di questo approfondimento) del nostro vecchio amico Newton. Esso può essere scritto:
F = ma
O, anche:
F/a = m
Se m fosse negativa, otterremo che il rapporto F/a è negativo. Ma sia F che a sono due vettori (cosa sono lo abbiamo spegato all'inizio dell'approfondimento sul momento angolare) e, quindi, il segno meno vuol dire che se imprimo una forza a una massa negativa, l’accelerazione deve avere segno opposto alla forza. In altre parole, se spingo qualcosa, questa si muove verso di me e viceversa. Per fare un esempio ancora più banale, se lascio cadere una sfera di massa negativa, essa si muove verso l’alto facendo restare di stucco sia Galileo che Newton. Se non è fantascienza questa…
Non ci resta adesso che prendere degli atomi di rubidio, portarli a una temperatura appena superiore allo zero assoluto e raffreddarli ancora di più facendo “scappare” gli atomi molto caldi, in modo che l’effetto sia un ulteriore raffreddamento del rubidio. Siamo nel caso classico del condensato di Bose-Einstein. In queste condizioni gli atomi si muovono in modo lentissimo e seguono perfettamente le leggi della meccanica quantistica, comportandosi come onde. Oltretutto, si sincronizzano creando ciò che viene chiamato superfluido.
Tutto è pronto per l’esperimento di microfisica. Gli atomi sono contenuti in una sfera più piccola dello spessore di un capello (100 millesimi di millimetro, più o meno). Fino a qui la massa rimane positiva. E’ il momento di rompere la sfera facendo in modo che il rubidio si precipiti verso l’esterno espandendosi. Quello più interno spinge violentemente gli strati esterni. Ma noi non lo permettiamo e usiamo un laser per colpire i vari atomi e cambiargli lo “spin” (pensiamolo come una rotazione…). In queste condizioni il rubidio superfluido acquista massa negativa e, se lo spingiamo, viene verso di noi come se sbattesse contro un muro invisibile ed elastico.
Non entriamo ulteriormente nella parte tecnica (si può leggere nell’articolo originario), ma le applicazioni sono incredibili sia tecnologicamente, sia astrofisicamente. Le condizioni così realizzate potrebbero esistere all’interno dei buchi neri, delle stelle di neutroni o dentro i fantomatici wormholes.
Rimanendo terra-terra… Se comprassimo della verdura o della carne di massa negativa, dovrebbero essere i negozianti a pagare noi?
Articolo originale QUI
14 commenti
Complimenti Enzo, riesci sempre a dare nuovi spunti
Non sono riuscito ad accedere all'articolo originale, ma immaginare anche da soli le implicazioni fisiche di una eventuale massa negativa apre spazio a mille considerazioni (ovviamente tutte puramente teoriche), dalla RR alla RG alla MQ.
caro Lorenzo,
grazie a te! Per leggere l'articolo bisogna iscriversi e temo a pagamento...
Grazie Enzo della notizia, è fantastico come concordino la RR, la RG e la MQ e pure Newton ci mette del suo.
Corro subito a comprare la verdura così...mi pagano.
Caro Enzo davvero interessante...
Mi chiedevo se ad una massa positiva si attribuisce la proprietà di respingere altre masse, o meglio di curvare lo spazio tempo, ad una massa negativa si può attribuire la proprietà di respingere altre masse, ma anche di “distendere” lo spazio tempo?
Se poi non vi è differenza tra massa ed energia, l'energia negativa del mare di Dirac, potrebbe avere la proprietà di “distendere” lo spazio tempo?
Ossia, l'espansione potrebbe avere molto a che fare con l'energia (negativa) del vuoto?
Ovviamente le mie domande sono solo supposizioni prive delle necessarie argomentazioni.
Paolo
Caro Paolo,
in realtà, non si dice che una massa positiva respinge una massa negativa... ma solo che a una certa forza corrisponde un'accelerazione negativa. Non penso si possa dare la caratteristica effettiva delle cariche. Comunque, caro Paolo, anch'io non so assolutamente molto di più sulle argomentazioni necessarie...
caro Paolo,
direi che la faccenda si allaccerebbe bene ai buchi bianchi... una massa negativa, farebbe tornare indietro le masse positive, ma non so proprio come le farebbe uscire... Boh... non cadiamo nella fantascienza senza basi sufficienti...
Concordo... il passo è breve...
A proposito, io di buchi bianchi ne so pochissimo, mi son sempre chiesto, se esistono come controparte di un buco nero, perché quest'ultimo non perde massa... (prendila come una domanda retorica).
Non so se a me è sfuggito e se nel circolo si è mai parlato di buchi bianchi... magari un giorno ne parlerai ?
Paolo
In realtà non ancora, anche perché rimando sempre un discorso abbastanza articolato sui buchi neri... Abbi fede...
Il negativo è il contrario del positivo.Se sono equivalenti si annullano.Altrimenti esiste solo la differenza.Se viaggiano parallelamente coesistono ignorandosi.Sono speculari anche senza specchio.Quando uno è sveglio l'altro dorme.Euforia e angoscia.È il respiro dell'Universo.È l'energia che crea l'onda.È tutto ciò che ci circonda.
Ciao a tutti, molto raramente intervengo anche se vi seguo sempre appena posso. Una considerazione sulla frase di Enzo:
"il segno meno vuol dire che se imprimo una forza a una massa negativa, l’accelerazione deve avere segno opposto alla forza".
Sembra un assist perfetto per risolvere alcuni degli enigmi sui buchi neri, si potrebbe cercare di verificare se ha determinate condizioni la materia degenera presente nel buco nero possa acquisire massa negativa determinando un effetto repulsivo in grado di contrastare la forza di gravità. ...
A pensarci bene sembra anche più verosimile rispetto all"idea che sottoposta alla gravità la materia possa collassare all"infinito o bucare lo spazio tempo e trasformarsi in un buco bianco in un altro luogo...
Non fate caso al "ha determinate"... il telefonino mi ha fatto il dispettino!
Infatti, caro Alexander, un supefluido e la possibilità di ottenere questo tipo di condizioni dipende molto dallo stato della materia e dalla sua densità. I primi oggetti da studiare sono proprio stelle di neutroni e buchi neri, con la loro materia degenere. Le prime decisamente più facili...
Non conoscendo le leggi che governano la materia(o l'energia) all'interno del buco-nero,possiamo solo supporre che questa debba per forza trasferirsi altrove(vedi dal famoso buco-bianco..) altrimenti nella nostra dimensione il buco-nero certamente andrebbe,prima o poi, in fall-out(esplodendo)cosa che nell'universo non abbiamo sinora riscontrato:invece al suo interno(dove non valgono le nostre leggi fisiche)lo spazio-tempo si curverebbe talmente sino a che questa energia(anche cambiando stato)fluisca di nuovo, così semplicemente, nel grande riciclo universale dove nulla si crea, tutto si trasforma, ma sopratutto nulla si distrugge!