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Von: Dennis L.
Negative Masse

Negativ effektive Masse kehrt Gravitationseffekt von Atomen um

Ist die Wissenschaft der dunklen Energie ein Schritt näher? Durch gezielte Manipulation des Bose-Einstein-Kondensats mit Hilfe von Lasern wurde negative Masse geschaffen und somit wichtige Erkenntnisse erzielt - Ein wichtiger Ansatz für weitere Forschungen.

Physiker erzeugen negativ effektive Masse.
© nasa.gov

Washington (U.S.A.). Üblicherweise werden Objekte sowohl im Alltag als auch der klassischen Physik von der Gravitation angezogen, sie haben Gewicht und unterliegen somit der Schwerkraft - Mit anderen Worten: Masse ist in der Regel immer positiv. Sie bewegt sich in Impulsrichtung. Eben diese logisch wirkende Handlung und Folge hat Peter Engels von der Washington State University gemeinsam mit seinen Kollegen umgekehrt und Atomen quasi negative Masse verliehen, denn anders als in der klassischen Physik sind negativ effektive Massen und auch negative elektrische Ladungen in der Quantenphysik durchaus möglich. 

Engels und seine Kollegen kühlten mit Hilfe von Lasern eine Gruppe von Rubidium-Atomen ab, bis eine Temperatur von wenigen Bruchteilen eines Grades über dem absoluten Nullpunkt erreicht war. Bei dieser Temperatur verhalten sich die Atome wie eine Materiewelle und bewegen sich, anders als vorher, synchron. Es wurde ein Bose-Einstein-Kondensat gebildet. Nach diesem Schritt ist die Masse des Kondensats jedoch immer noch positiv und würde von der Gravitation angezogen werden, ähnlich wie Wasser, welches aus einer zerbrochenen Schale läuft. Um die Masse nun in negative umzuwandeln, nutzten die Wissenschaftler einen zweiten Laser, welcher die Atome durch schneller Hin- und Herschütteln in ihrem Spin veränderte.

Die Masse einfach "herbeischubsen"

Das Verändern des Spins durch Schütteln nennt sich Spin-Bahn-Kopplung. Durch diesen Effekt verhalten sich die Rubidium-Atome, als bestünden sie aus negativer Masse. Nun ist auch das Gravitationsgesetz außer Kraft und die Atome fließen nicht mehr wie Wasser aus einem zerbrochenen Gefäß, sondern bewegen sich rückwärts. Koautor Michael Forbes, Washington State University, berichtet über die veränderten Atome, die negative Masse: "Wenn wir sie schubsen, beschleunigen sie rückwärts. Es sieht aus, wie wenn das Rubidium gegen eine unsichtbare Mauer stoßen würde."

Nicht nur neue Erkenntnisse wurden aus diesem Versuch gewonnen, auch zuvor gemachte Beobachtungen bezüglich des atomaren Verhaltens unter diesen Bedingungen wurden nun bestätigt. "Mit unserer Methode haben wir zum ersten Mal eine echte Kontrolle über die Natur dieser negativen Masse, ohne die sonst üblichen Komplikationen. Unser Ansatz liefert uns eine weitere Möglichkeit, dieses fundamentale und sehr seltsame Phänomen zu untersuchen", erklärt Forbes im Fachmagazin APS Physics. Vielleicht wäre dies eine Möglichkeit, viele offene Rätsel zu lösen, denn Forscher vermuten, dass negative Masse unter Extrembedingungen auch natürlicherweise besteht - seien es schwarze Löcher, Neutronensterne oder aber die mysteriöse dunkle Energie.

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