નકારાત્મક સમૂહ સાથે અનન્ય પદાર્થ. વૈજ્ઞાનિકોએ નકારાત્મક અસરકારક સમૂહ સાથે પદાર્થનું નિદર્શન કર્યું છે

વોશિંગ્ટન સ્ટેટ યુનિવર્સિટી (યુએસએ) ના સંશોધકોએ નકારાત્મક અસરકારક સમૂહ સાથે પદાર્થ તરીકે રૂબિડિયમ અણુઓની વર્તણૂક પ્રાપ્ત કરી છે. આનો અર્થ એ છે કે આ અણુઓ, બાહ્ય પ્રભાવ હેઠળ, આ પ્રભાવના વેક્ટર તરફ ઉડતા નથી. પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓમાં, તેઓ એવું વર્તન કરતા હતા કે જ્યારે પણ તેઓ ખૂબ જ નાના જથ્થાવાળા વિસ્તારની સીમાઓ સુધી પહોંચે ત્યારે તેઓ અદ્રશ્ય દિવાલમાં દોડી રહ્યા હતા. અનુરૂપ એક માં પ્રકાશિત થયું હતું ભૌતિક સમીક્ષા પત્રો.આ પ્રયોગનું માધ્યમો દ્વારા "નકારાત્મક સમૂહ સાથે પદાર્થનું સર્જન" તરીકે ખોટું અર્થઘટન કરવામાં આવ્યું હતું (સૈદ્ધાંતિક રીતે, આ લાંબા અંતરની અવકાશ મુસાફરી માટે વોર્મહોલ્સ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે). વાસ્તવમાં, જો શક્ય હોય તો, નકારાત્મક સમૂહ સાથે પદાર્થ મેળવવો એ આધુનિક વિજ્ઞાન અને તકનીકી દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય તેટલી બહાર છે.

રુબિડિયમ અણુઓને તેમના પર લાગુ બળના વેક્ટરની વિરુદ્ધ દિશામાં ખસેડવાની ફરજ પડી હતી. મીડિયાએ આને "નકારાત્મક સમૂહ" સાથે પદાર્થની રચના તરીકે ખોટું અર્થઘટન કર્યું.

કૃતિના લેખકોએ લેસર વડે રુબિડિયમના અણુઓને ધીમું કર્યું (કણની ઝડપ ઘટાડવી એટલે તેને ઠંડુ કરવું). ઠંડકના બીજા તબક્કે, સૌથી વધુ ઊર્જાસભર અણુઓને ઠંડુ થયેલ વોલ્યુમ છોડવાની મંજૂરી આપવામાં આવી હતી. આનાથી તે વધુ ઠંડુ થયું, જેમ રેફ્રિજન્ટ અણુઓનું બાષ્પીભવન ઘરના રેફ્રિજરેટરની સામગ્રીને ઠંડુ કરે છે. ત્રીજા તબક્કે, અન્ય લેસરોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જેનાં કઠોળ અણુઓના ભાગની સ્પિન (સરળ શબ્દોમાં - તેની પોતાની ધરીની આસપાસ પરિભ્રમણની દિશા) બદલી નાખે છે.

ઠંડકવાળા જથ્થામાં કેટલાક અણુઓ સામાન્ય સ્પિન ધરાવતા હોવાથી, જ્યારે અન્યને વિપરીત સ્પિન પ્રાપ્ત થાય છે, તેમની એકબીજા સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાએ અસામાન્ય પાત્ર પ્રાપ્ત કર્યું છે. સામાન્ય વર્તણૂક હેઠળ, રુબિડિયમ પરમાણુ અથડાશે અને જુદી જુદી દિશામાં ઉડી જશે. કેન્દ્રીય અણુઓ બાહ્ય અણુઓને બહારની તરફ ધકેલશે, તેમને લાગુ બળની દિશામાં વેગ આપશે (પ્રથમ અણુનો ગતિ વેક્ટર). સ્પિન્સમાં વિસંગતતાને કારણે, વ્યવહારમાં, રુબિડિયમ પરમાણુ, કેલ્વિનના નાના અપૂર્ણાંકો સુધી ઠંડુ થાય છે, અથડામણ પછી ઉડતા નથી, તેમના મૂળ જથ્થામાં રહે છે, જે એક ઘન મિલીમીટરના લગભગ હજારમા ભાગની બરાબર છે. બહારથી એવું લાગતું હતું કે તેઓ કોઈ અદ્રશ્ય દિવાલમાં દોડી રહ્યા છે.

અલગ-અલગ સ્પિન સાથેના અણુઓના જૂથ માટે ખૂબ જ દૂરની સામ્યતા એ બે અથવા વધુ સોકર બોલની અથડામણ છે, જે અગાઉ તેમની ધરીની આસપાસ જુદી જુદી દિશામાં ફરે ત્યાં સુધી આડઅસર સાથે ટ્વિસ્ટ કરવામાં આવતા હતા. તે સ્પષ્ટ છે કે અથડામણ પછી તેમની હિલચાલની દિશાઓ અને ગતિ સામાન્ય બોલના સમાન પરિણામોથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હશે. પરંતુ આનો અર્થ એ નથી કે દડાઓએ તેમનો ભૌતિક સમૂહ બદલ્યો છે. ફક્ત તેમની એકબીજા સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રકૃતિ બદલાઈ ગઈ છે. પ્રયોગમાં પણ, અણુઓનો સમૂહ નકારાત્મક બન્યો નથી. ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં તેઓ હજુ પણ નીચે પડી જશે. એક જ વસ્તુ જે ખરેખર બદલાઈ હતી તે તે હતી જ્યાં તેઓ અન્ય સમાન અણુઓ સાથે અથડામણ પછી ખસેડ્યા હતા, પરંતુ તેમની ધરીની આસપાસ બીજી દિશામાં "ફરતા" હતા.

પ્રયોગમાં રુબિડિયમ અણુઓ જે રીતે વર્તે છે તે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નકારાત્મક અસરકારક સમૂહની વ્યાખ્યાને અનુરૂપ છે. તેનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્ફટિક જાળીમાં ઇલેક્ટ્રોનની વર્તણૂકનું વર્ણન કરતી વખતે. તેના માટે, ઔપચારિક સમૂહ સ્ફટિક અક્ષોની તુલનામાં ચળવળની દિશા પર આધારિત છે. એક દિશામાં આગળ વધવું, તે એક વિખેરી નાખશે (વિખેરવું), બીજામાં - બીજું. તેમના માટે અસરકારક સમૂહની વિભાવના રજૂ કરવામાં આવી હતી કારણ કે અન્યથા, સૂત્રો દ્વારા તેમના વિખેરવાનું વર્ણન કરતી વખતે, સમૂહ ઊર્જા પર નિર્ભર થવાનું શરૂ કરશે, જે ગણતરીઓ માટે ખૂબ અનુકૂળ નથી. નકારાત્મક અસરકારક સમૂહનું ઉદાહરણ સેમિકન્ડક્ટર્સમાં છિદ્રોનું વર્તન છે, જે આધુનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સના દરેક વપરાશકર્તા સાથે વ્યવહાર કરે છે.

મોટાભાગના માધ્યમો, જેમાં રશિયન લોકોનો સમાવેશ થાય છે, પ્રયોગને નકારાત્મક સમૂહ સાથે પદાર્થની રચના તરીકે અર્થઘટન કરે છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, સમાન ગુણધર્મો ધરાવતા પદાર્થનો ઉપયોગ વર્મહોલ્સને કાર્યકારી ક્રમમાં રાખવા માટે થઈ શકે છે, જે અવકાશમાં લાંબા-અંતરની મુસાફરીને શૂન્ય નજીકના સમયમાં પરવાનગી આપે છે. આવા પદાર્થ બનાવવાની વ્યવહારિક શક્યતા, તેમજ વોર્મહોલ્સ પોતે, હજુ સુધી સાબિત થયા નથી. જો તે શક્ય હોય તો પણ, માનવજાતની આધુનિક તકનીકી ક્ષમતાઓ સાથે તેને પ્રાપ્ત કરવું અવાસ્તવિક છે.

1280 X 800 ના રિઝોલ્યુશન સાથે જોવાની સલાહ આપવામાં આવે છે

"યુવા માટે ટેકનોલોજી", 1990, નંબર 10, પૃષ્ઠ. 16-18.

આઇગોર સ્ટેપિકિન દ્વારા સ્કેન કરવામાં આવ્યું

બોલ્ડ પૂર્વધારણાઓની ટ્રિબ્યુન

પોંકરેટ બોરિસોવ, એન્જિનિયર
નકારાત્મક સમૂહ: અનંતની મફત સવારી

આ વિષય પરના લેખો 30 થી વધુ વર્ષોથી વિદેશી અને સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્ર સામયિકોમાં સમયાંતરે દેખાયા છે. પરંતુ આશ્ચર્યજનક રીતે, તેઓએ હજી પણ લોકપ્રિયતા કરનારાઓનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું નથી. પરંતુ નકારાત્મક સમૂહની સમસ્યા, અને તે પણ સખત વૈજ્ઞાનિક રચનામાં, આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રના વિરોધાભાસના પ્રેમીઓ અને વિજ્ઞાન સાહિત્ય લેખકો બંને માટે એક ઉત્તમ ભેટ છે. પરંતુ આ વિશિષ્ટ સાહિત્યની મિલકત છે: તેમાંની સંવેદના દાયકાઓ સુધી છુપાયેલી રહી શકે છે ...

તેથી, અમે દ્રવ્યના કાલ્પનિક સ્વરૂપ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, જેનું દળ સામાન્ય ચિહ્નથી વિરુદ્ધ છે. પ્રશ્ન તરત જ ઉદ્ભવે છે: આનો ખરેખર અર્થ શું છે? અને તે તરત જ સ્પષ્ટ થઈ જાય છે: નકારાત્મક સમૂહના ખ્યાલને યોગ્ય રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવું એટલું સરળ નથી.

નિઃશંકપણે, તેની પાસે ગુરુત્વાકર્ષણ વિકારની મિલકત હોવી જોઈએ. પરંતુ તે તારણ આપે છે કે આ એકલું પૂરતું નથી. આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, ચાર પ્રકારના સમૂહને સખત રીતે અલગ પાડવામાં આવે છે:

ગુરુત્વાકર્ષણ સક્રિય - જે આકર્ષે છે (જો તે સકારાત્મક છે, અલબત્ત);

ગુરુત્વાકર્ષણ નિષ્ક્રિય - જે આકર્ષાય છે;

નિષ્ક્રિય, જે લાગુ બળની ક્રિયા હેઠળ ચોક્કસ પ્રવેગક પ્રાપ્ત કરે છે (a = F/m);

અંતે, આઈન્સ્ટાઈન આરામ સમૂહ, જે શરીરની કુલ ઊર્જા (E = mC 2) નો ઉલ્લેખ કરે છે.

સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત સિદ્ધાંતો અનુસાર, તે બધા કદમાં સમાન છે. પરંતુ તેમની વચ્ચે તફાવત કરવો જરૂરી છે, અને નકારાત્મક સમૂહ નક્કી કરવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે આ ચોક્કસપણે સ્પષ્ટ થાય છે. હકીકત એ છે કે જો તેના ચારેય પ્રકારો નકારાત્મક બની જાય તો જ તે સામાન્ય કરતાં સંપૂર્ણપણે વિરુદ્ધ હશે.

આ અભિગમના આધારે, 1957માં પ્રકાશિત થયેલા આ વિષય પરના પ્રથમ લેખમાં, અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી એચ. બોન્ડીએ સખત પુરાવાઓ દ્વારા "માઈનસ માસ" ના મૂળભૂત ગુણધર્મો નક્કી કર્યા હતા.

તેમને અહીં પુનરાવર્તિત કરવું ખૂબ મુશ્કેલ પણ ન હોઈ શકે, કારણ કે તેઓ ફક્ત ન્યુટોનિયન મિકેનિક્સ પર આધારિત છે. પરંતુ આ અમારી વાર્તાને અવ્યવસ્થિત કરશે, અને પછી અહીં ઘણી ભૌતિક અને ગાણિતિક "સૂક્ષ્મતાઓ" છે. તેથી, ચાલો સીધા પરિણામો તરફ આગળ વધીએ, ખાસ કરીને કારણ કે તેઓ એકદમ સ્પષ્ટ છે.

સૌપ્રથમ, “માઈનસ મેટર” એ ગુરુત્વાકર્ષણ રૂપે કોઈપણ અન્ય શરીરને ભગાડવું જોઈએ, એટલે કે, માત્ર નકારાત્મક સાથે જ નહીં, પણ હકારાત્મક સમૂહ સાથે પણ (જ્યારે સામાન્ય બાબત, તેનાથી વિપરીત, હંમેશા બંને પ્રકારના પદાર્થોને આકર્ષે છે). આગળ, કોઈપણ બળના પ્રભાવ હેઠળ, જડતાના બળ સુધી, તે આ બળના વેક્ટરની વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધવું જોઈએ. અને છેલ્લે, તેની કુલ આઈન્સ્ટાઈન ઊર્જા પણ નકારાત્મક હોવી જોઈએ.

તેથી, માર્ગ દ્વારા, તે ભારપૂર્વક જણાવવું આવશ્યક છે કે આપણું અદ્ભુત પદાર્થ એન્ટિમેટર નથી, જેનો સમૂહ હજી પણ હકારાત્મક માનવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આધુનિક વિચારો અનુસાર, એન્ટિમેટરથી બનેલું "એન્ટિ-અર્થ" આપણા ગૃહ ગ્રહની બરાબર એ જ ભ્રમણકક્ષામાં સૂર્યની આસપાસ ફરશે.

આ બધું કદાચ લગભગ સ્પષ્ટ છે. પરંતુ પછી અકલ્પનીય શરૂ થાય છે.

ચાલો એ જ ગુરુત્વાકર્ષણ લઈએ. જો બે સામાન્ય શરીર આકર્ષે અને નજીક આવે, અને બે એન્ટિમાસ ભગાડે અને વિખેરાય, તો પછી વિવિધ ચિહ્નોના સમૂહની ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન શું થશે?

આને સૌથી સરળ કિસ્સો રહેવા દો: નકારાત્મક દળ સાથે પદાર્થનું બનેલું શરીર (ચાલો બોલ કહીએ) -M એ પદાર્થની પાછળ છે (ચાલો તેને "રોકેટ" કહીએ - આપણે હવે શા માટે શોધીશું) સમાન હકારાત્મક સમૂહ સાથે +એમ. તે સ્પષ્ટ છે કે બોલનું ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર રોકેટને ભગાડે છે, જ્યારે તે પોતે જ બોલને આકર્ષે છે. પરંતુ તે આનાથી અનુસરે છે (આ ફરીથી સખત રીતે સાબિત થયું છે) કે સમગ્ર સિસ્ટમ બે સમૂહના કેન્દ્રોને જોડતી સીધી રેખા સાથે આગળ વધશે, તેમની વચ્ચેના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના બળના પ્રમાણસર સતત પ્રવેગક સાથે!

અલબત્ત, પ્રથમ નજરમાં, સ્વયંસ્ફુરિત, કારણહીન ચળવળનું આ ચિત્ર ફક્ત એક જ વસ્તુ "સાબિત કરે છે": તે ગુણધર્મો સાથે એન્ટિમાસ કે જેને આપણે શરૂઆતથી જ વ્યાખ્યામાં સૂચવ્યું છે તે અસ્તિત્વમાં નથી. છેવટે, અમને તે પ્રાપ્ત થયું જે ખૂબ જ અપરિવર્તનશીલ કાયદાઓના ઉલ્લંઘનના સંપૂર્ણ સમૂહ જેવું લાગતું હતું.

સારું, શું તે અહીં સંપૂર્ણ રીતે ખુલ્લેઆમ ભંગ કરતું નથી, ઉદાહરણ તરીકે, વેગના સંરક્ષણનો કાયદો? બંને શરીરો, કોઈ દેખીતા કારણ વગર, એક દિશામાં ધસી આવે છે, પરંતુ વિપરીત દિશામાં કંઈ ખસતું નથી. પરંતુ યાદ રાખો કે સમૂહમાંથી એક નકારાત્મક છે! પરંતુ આનો અર્થ એ છે કે તેના આવેગ, ગતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના, એક બાદબાકી ચિહ્ન ધરાવે છે: (-M)V, અને પછી બે શરીરની સિસ્ટમનો કુલ આવેગ હજુ પણ શૂન્ય રહે છે!

આ જ સિસ્ટમની કુલ ગતિ ઊર્જા માટે સાચું છે. જ્યારે શરીર આરામ કરે છે, તે શૂન્ય બરાબર છે. પરંતુ તેઓ ગમે તેટલી ઝડપથી આગળ વધે, કંઈપણ બદલાતું નથી: બોલનો નકારાત્મક સમૂહ, સૂત્ર (-M)V 2/2 અનુસાર સંપૂર્ણ રીતે, નકારાત્મક ગતિ ઊર્જા એકઠા કરે છે, જે સકારાત્મક ઊર્જામાં વધારો કરવા માટે બરાબર વળતર આપે છે. રોકેટ

જો આ બધું વાહિયાત લાગે છે, તો પછી કદાચ આપણે "ફાચર સાથે તેને પછાડીશું" - ચાલો એક વાહિયાતતાને બીજા સાથે પુષ્ટિ કરવાનો પ્રયાસ કરીએ? છઠ્ઠા ધોરણથી આપણે જાણીએ છીએ કે સમાન બિંદુ સમૂહ (સકારાત્મક, અલબત્ત) નું કેન્દ્ર તેમની વચ્ચે મધ્યમાં સ્થિત છે. તો - તમને આગળનું નિષ્કર્ષ કેવું ગમ્યું? અલગ-અલગ ચિહ્નોના સમાન બિંદુ સમૂહનું કેન્દ્ર આવેલું છે, જો કે તેમાંથી પસાર થતી સીધી રેખા પર, પરંતુ અંદરથી નહીં, પરંતુ તેમને જોડતા સેગમેન્ટની બહાર, બિંદુ ±Ґ?!

સારું, શું તે સરળ છે?

માર્ગ દ્વારા, આ નિષ્કર્ષ પહેલેથી જ એકદમ પ્રાથમિક છે, અને કોઈપણ, જો ઇચ્છિત હોય, તો તે જ છઠ્ઠા ધોરણના સ્તરે ભૌતિકશાસ્ત્રને જાણીને તેને પુનરાવર્તન કરી શકે છે.

કોઈપણ જે તેના માટે પોતાનો શબ્દ લેતો નથી અને ખાતરી કરવા માંગે છે કે બધી ગણતરીઓ સાચી છે તે આ વિષય પરના નવીનતમ પ્રકાશનોમાંથી એક તરફ જઈ શકે છે - અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી આર. ફોરવર્ડ દ્વારા "નેગેટિવ માસ મેટર પર રોકેટ એન્જિન" પ્રકાશિત થયેલ છે. 1990 માટે અનુવાદિત જર્નલ "એરોસ્પેસ એન્જિનિયરિંગ" નંબર 4 માં.

પરંતુ કદાચ સુસંસ્કૃત વાચક વિચારે છે કે તે, કોઈપણ ગણતરી વિના, સમજી ગયો કે "લિન્ડેન" તેની પાસે ક્યાં સરકી ગયો? ખરેખર, આ બધી ભવ્ય દલીલોમાં પ્રશ્ન શાંત છે: આટલો અદ્ભુત સમૂહ ક્યાંથી આવ્યો? છેવટે, તેનું મૂળ ગમે તે હોય, ઉર્જા તેના "નિષ્કર્ષણ", "ઉત્પાદન" અથવા કહો, ક્રિયાના દ્રશ્ય પર પહોંચાડવા પર ખર્ચ કરવી પડશે, જેનો અર્થ છે ...

અરે, અનુભવી વાચક! ઊર્જા, અલબત્ત, જરૂર પડશે, પરંતુ ફરીથી નકારાત્મક. કંઈ કરવાનું નથી: શરીર E = Mc 2 ની કુલ ઉર્જા માટે આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્રમાં, આપણા અદ્ભુત સમૂહમાં હજી પણ સમાન માઈનસ ચિહ્ન છે. આનો અર્થ એ છે કે જુદા જુદા ચિહ્નોના સમાન સમૂહ સાથે શરીરની જોડી "બનાવવા" માટે શૂન્ય કુલ ઊર્જાની જરૂર પડશે. આ જ ડિલિવરી અને અન્ય કોઈપણ મેનિપ્યુલેશન્સને લાગુ પડે છે.

ના - આ બધા પરિણામો ગમે તેટલા વિરોધાભાસી હોય, કડક તારણો ભારપૂર્વક જણાવે છે કે એન્ટિમાસની હાજરી માત્ર ન્યૂટોનિયન મિકેનિક્સનો જ નહીં, પણ સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતનો પણ વિરોધ કરતી નથી. તેના અસ્તિત્વ પર કોઈ તાર્કિક પ્રતિબંધો શોધવાનું શક્ય ન હતું.

ઠીક છે, જો સિદ્ધાંત "મંજૂરી આપે છે", તો ચાલો વિચારીએ, ઉદાહરણ તરીકે, પ્લસ અને માઈનસ માસ સાથે પદાર્થના બે સરખા કણોના ભૌતિક સંપર્ક દરમિયાન શું થઈ શકે? "સામાન્ય" એન્ટિમેટર સાથે બધું સ્પષ્ટ છે: બંને શરીરની સંપૂર્ણ શક્તિના પ્રકાશન સાથે વિનાશ થશે. પરંતુ જો બે સમાન સમૂહમાંથી એક નકારાત્મક હોય, તો તેમની કુલ ઉર્જા, જેમ આપણે હમણાં જ સમજ્યા, શૂન્ય છે. પરંતુ વાસ્તવિકતામાં તેમનું શું થશે તે એક પ્રશ્ન છે જે સિદ્ધાંતની બહાર જાય છે.

આવી ઘટનાનું પરિણામ અનુભવ દ્વારા જ જાણી શકાય છે. તેની "ગણતરી" કરવી અશક્ય છે - છેવટે, અમને નકારાત્મક સમૂહની "ક્રિયાની પદ્ધતિ", તેની "આંતરિક રચના" વિશે કોઈ ખ્યાલ નથી (જેમ કે, આકસ્મિક રીતે, આપણે સામાન્ય સમૂહ વિશે આ જાણતા નથી). સૈદ્ધાંતિક રીતે, એક વસ્તુ સ્પષ્ટ છે: કોઈ પણ સંજોગોમાં, સિસ્ટમની કુલ ઊર્જા શૂન્ય રહેશે. અમને માત્ર એક હાયપોથેસીસ આગળ મૂકવાનો અધિકાર છે, જેમ કે તે જ ફોરવર્ડ કરે છે. તેમની ધારણા મુજબ, અહીં શારીરિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિનાશ તરફ દોરી જતી નથી, પરંતુ કહેવાતા "ન્યુલીફિકેશન" તરફ દોરી જાય છે, એટલે કે, કણોનું "શાંત" પરસ્પર વિનાશ, ઊર્જાના કોઈપણ પ્રકાશન વિના તેમના અદ્રશ્ય થઈ જાય છે.

પરંતુ, અમે પુનરાવર્તન કરીએ છીએ, ફક્ત એક પ્રયોગ આ પૂર્વધારણાની પુષ્ટિ અથવા ખંડન કરી શકે છે.

સમાન કારણોસર, આપણે નકારાત્મક સમૂહને કેવી રીતે "બનાવવું" (જો આ શક્ય હોય તો) વિશે કશું જ જાણતા નથી. સિદ્ધાંત માત્ર જણાવે છે કે વિરોધી ચિહ્નોના બે સમાન સમૂહ, સૈદ્ધાંતિક રીતે, કોઈપણ ઉર્જા ખર્ચ વિના ઉદ્ભવે છે. અને જલદી શરીરની આવી જોડી દેખાય છે, તે ઉડાન ભરશે, વેગ આપશે, એક સીધી રેખામાં અનંત સુધી ...

આર. ફોરવર્ડે તેમના લેખમાં પહેલેથી જ નેગેટિવ માસ એન્જિન "ડિઝાઇન" કર્યું છે, જે આપણને બ્રહ્માંડના કોઈપણ બિંદુએ આપણે સેટ કરીએ છીએ તે કોઈપણ પ્રવેગ પર લઈ જઈ શકે છે. તે તારણ આપે છે કે તમારે આના માટે જરૂર છે... સારા ઝરણાની જોડી (સ્થિતિસ્થાપક દળો દ્વારા સામાન્ય સાથે "માઈનસ માસ" ની તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, અલબત્ત, પણ વિગતવાર ગણતરી કરવામાં આવે છે).

તેથી, ચાલો આપણા અદ્ભુત સમૂહને, રોકેટના દળના કદના સમાન, તેના "એન્જિન કમ્પાર્ટમેન્ટ" ની મધ્યમાં મૂકીએ. જો તમારે આગળ ઉડવાની જરૂર હોય, તો સ્પ્રિંગને પાછળની દિવાલથી ખેંચો અને તેને નકારાત્મક સમૂહના શરીર સાથે જોડો. તરત જ, તેના "વિકૃત" જડતા ગુણધર્મોને લીધે, તે જ્યાં ખેંચાઈ રહ્યું છે ત્યાં દોડશે નહીં, પરંતુ ચોક્કસ વિરુદ્ધ દિશામાં, વસંતના તાણ બળના પ્રમાણસર પ્રવેગક સાથે રોકેટને તેની સાથે ખેંચશે.

પ્રવેગકને રોકવા માટે, ફક્ત સ્પ્રિંગને અનહૂક કરો. અને જહાજને ધીમું કરવા અને રોકવા માટે, તમારે એન્જિન કમ્પાર્ટમેન્ટની આગળની દિવાલ સાથે જોડાયેલ બીજા સ્પ્રિંગનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે.

અને તેમ છતાં "ફ્રી એન્જિન" નું આંશિક ખંડન છે! સાચું, તે સંપૂર્ણપણે અણધારી દિશામાંથી આવે છે. પરંતુ અંતે તેના પર વધુ.

આ દરમિયાન, ચાલો એવા સ્થાનો જોઈએ જ્યાં મોટી માત્રામાં નકારાત્મક સમૂહ સ્થિત હોઈ શકે. આવા સ્થાનો બ્રહ્માંડમાં તારાવિશ્વોના વિતરણના મોટા પાયે ત્રિ-પરિમાણીય નકશા પર શોધાયેલ વિશાળ ખાલી જગ્યાઓ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે - જે પોતાનામાં સૌથી રસપ્રદ ઘટના છે. ફિગમાંથી જોઈ શકાય છે. 2, આ પોલાણના પરિમાણો, જેને ફક્ત "બબલ" પણ કહેવામાં આવે છે, તે લગભગ 100 મિલિયન પ્રકાશ વર્ષ છે (જ્યારે આપણી ગેલેક્સીના પરિમાણો લગભગ 0.06 મિલિયન પ્રકાશ વર્ષ છે). આમ, સૌથી મોટા સ્કેલ પર, બ્રહ્માંડ "ફીણવાળું" માળખું ધરાવે છે.

પરપોટાની સીમાઓ સ્પષ્ટપણે મોટી સંખ્યામાં તારાવિશ્વોના ક્લસ્ટરો દ્વારા ચિહ્નિત થયેલ છે. પરપોટાની અંદર વ્યવહારીક રીતે કોઈ નથી, અને જો તે ત્યાં થાય છે, તો આ ખૂબ જ અસામાન્ય વસ્તુઓ છે. તેઓ શક્તિશાળી ઉચ્ચ-આવર્તન રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. હવે એવું માનવામાં આવે છે કે પરપોટામાં "નિષ્ફળ" તારાવિશ્વો અથવા સામાન્ય હાઇડ્રોજનના ગેસ વાદળો હોય છે.

પરંતુ શું એવું માની લેવું શક્ય નથી કે બ્રહ્માંડની "ફીણવાળું" માળખું નકારાત્મક અને હકારાત્મક સમૂહના સમાન સંખ્યામાં કણોમાંથી તેની રચનાનું પરિણામ છે? આ સમજૂતીથી, માર્ગ દ્વારા, એક ખૂબ જ આકર્ષક પરિણામ કુદરતી રીતે અનુસરે છે: બ્રહ્માંડનો કુલ સમૂહ હંમેશા શૂન્ય સમાન રહ્યો છે અને રહે છે. પછી પરપોટા માઈનસ માસ માટે કુદરતી સ્થાનો છે, જેના કણો શક્ય તેટલા દૂર ખસી જાય છે. અને સકારાત્મક સમૂહને પરપોટાની સપાટી પર ધકેલવામાં આવે છે, જ્યાં, ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ, તે તારાવિશ્વો અને તારાઓ બનાવે છે. અહીં આપણે એ.એ. બરાનોવના લેખને યાદ કરી શકીએ છીએ, જે 1971 માં "યુનિવર્સિટીઝના ઇઝવેસ્ટિયા" જર્નલના નંબર 11 માં પ્રકાશિત થયો હતો. ભૌતિકશાસ્ત્ર". તે બ્રહ્માંડના કોસ્મોલોજિકલ મોડેલને ધ્યાનમાં લે છે જેમાં બંને ચિહ્નોના સમૂહ ધરાવતા કણો છે. આ મોડેલનો ઉપયોગ કરીને, લેખક કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટ અને હબલ રેડશિફ્ટના પ્રાયોગિક અંદાજો તેમજ તારાવિશ્વોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં જોવા મળતી કેટલીક વિસંગત ઘટનાઓ સમજાવે છે.

બ્રહ્માંડના મોટા પાયે માળખામાં ખૂબ જ ઝડપી "પ્રવાહ" ની હાજરી એ નકારાત્મક સમૂહની મોટી માત્રાનું અન્ય સંભવિત સંકેત છે. આમ, આપણી ગેલેક્સી ધરાવતું સુપરક્લસ્ટર કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગની વિશ્રામી પૃષ્ઠભૂમિની તુલનામાં 600 કિમી/સેકન્ડની ઝડપે “પ્રવાહ” કરે છે. આ ઝડપ ઠંડા શ્યામ પદાર્થમાંથી તારાવિશ્વોની રચનાના સિદ્ધાંતોના માળખામાં બંધબેસતી નથી. આર. ફોરવર્ડ નકારાત્મક સમૂહ ધરાવતા પરપોટામાંથી સુપરક્લસ્ટરના સામૂહિક વિકારને ધ્યાનમાં લઈને આ ઘટનાને સમજાવવાનો પ્રયાસ કરવાનું સૂચન કરે છે.

તેથી, નકારાત્મક બાબત માત્ર અલગ થઈ શકે છે. પરંતુ આ, તે તારણ આપે છે, ચર્ચા કરાયેલા ઘણા તારણોનું આંશિક ખંડન છે. છેવટે, દ્રવ્યના કણોમાં ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રતિકૂળતાની મિલકત, તેમની પ્રકૃતિ ગમે તે હોય, અનિવાર્યપણે એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે આ કણો ગુરુત્વાકર્ષણ બળોના પ્રભાવ હેઠળ એકસાથે આવી શકતા નથી. તદુપરાંત: કોઈપણ બળના પ્રભાવ હેઠળ નકારાત્મક સમૂહનો કણ આ બળના વેક્ટરની વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે, તો પછી સામાન્ય આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ આવા કણોને "સામાન્ય" શરીરમાં બાંધી શકતા નથી.

પરંતુ અમે આશા રાખીએ છીએ કે વાચકને હજી પણ આ બધી ચર્ચાઓમાંથી આનંદ મળ્યો હશે...

યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટનના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ નકારાત્મક સમૂહ સાથે પ્રવાહી બનાવ્યું છે. તેને દબાણ કરો, અને વિશ્વમાં આપણે જાણીએ છીએ તે દરેક ભૌતિક પદાર્થથી વિપરીત, તે દબાણની દિશામાં વેગ આપશે નહીં. તે વિરુદ્ધ દિશામાં વેગ આપશે. યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટનમાં ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ખગોળશાસ્ત્રના સહાયક પ્રોફેસર માઈકલ ફોર્બ્સ કહે છે કે આ ઘટના ભાગ્યે જ પ્રયોગશાળાના સેટિંગમાં બનાવવામાં આવી છે અને તેનો ઉપયોગ અવકાશ વિશેના કેટલાક જટિલ ખ્યાલોનો અભ્યાસ કરવા માટે થઈ શકે છે. અભ્યાસ ભૌતિક સમીક્ષા પત્રોમાં દેખાય છે.

કાલ્પનિક રીતે, એક પદાર્થમાં તે જ અર્થમાં નકારાત્મક સમૂહ હોઈ શકે છે કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કાં તો નકારાત્મક અથવા હકારાત્મક હોઈ શકે છે. લોકો ભાગ્યે જ આ વિશે વિચારે છે, અને આપણું રોજિંદા વિશ્વ આઇઝેક ન્યુટનના ગતિના બીજા નિયમના માત્ર હકારાત્મક પાસાઓ દર્શાવે છે, જે જણાવે છે કે શરીર પર કાર્ય કરતું બળ શરીરના સમૂહના ઉત્પાદન અને તે બળ દ્વારા અપાતા પ્રવેગ સમાન છે. , અથવા F = ma.

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જો તમે ઑબ્જેક્ટને દબાણ કરો છો, તો તે તમારા દબાણની દિશામાં વેગ આપશે. દળ તેને બળની દિશામાં વેગ આપશે.

ફોર્બ્સ કહે છે, "આપણે આ સ્થિતિથી ટેવાઈ ગયા છીએ," આશ્ચર્યની અપેક્ષા રાખતા. "નકારાત્મક સમૂહ સાથે, જો તમે કંઈક દબાણ કરો છો, તો તે તમારી તરફ વેગ આપશે."

નકારાત્મક સમૂહ માટેની શરતો

તેમના સાથીદારો સાથે મળીને, તેમણે રુબિડિયમ પરમાણુને નિરપેક્ષ શૂન્ય સુધી ઠંડુ કરીને નકારાત્મક દળ માટે શરતો બનાવી, જેનાથી બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટનું નિર્માણ થયું. આ સ્થિતિમાં, શતેન્દ્રનાથ બોઝ અને આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા આગાહી કરવામાં આવી હતી, કણો ખૂબ જ ધીરે ધીરે આગળ વધે છે અને, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સિદ્ધાંતોને અનુસરીને, તરંગોની જેમ વર્તે છે. તેઓ એક સુપરફ્લુઇડ પ્રવાહી તરીકે સુમેળ કરે છે અને ગતિ કરે છે જે ઊર્જા ગુમાવ્યા વિના વહે છે.

વૉશિંગ્ટન યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ખગોળશાસ્ત્રના પ્રોફેસર પીટર એંગલ્સની આગેવાની હેઠળ, વેબસ્ટર હોલના છઠ્ઠા માળે વૈજ્ઞાનિકોએ કણોને ધીમું કરવા માટે લેસરનો ઉપયોગ કરીને, તેમને ઠંડા બનાવીને અને ગરમ, ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા કણોને બહાર નીકળી જવાની મંજૂરી આપીને આ પરિસ્થિતિઓ બનાવી. વરાળ, સામગ્રીને વધુ ઠંડુ કરે છે.

લેસરોએ પરમાણુઓને એવી રીતે પકડ્યા કે જાણે તેઓ સો માઇક્રોનથી ઓછા કદના બાઉલમાં હોય. આ તબક્કે, સુપરફ્લુઇડ રુબિડિયમનો સમૂહ સામાન્ય હતો. બાઉલ ફાટવાથી રુબિડિયમને બહાર નીકળવાની મંજૂરી મળી, કેન્દ્રમાં રુબિડિયમ બહારની તરફ ધકેલાઈ જતાં વિસ્તરણ થયું.

નેગેટિવ માસ બનાવવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ લેસરોના બીજા સેટનો ઉપયોગ કર્યો જે અણુઓને આગળ અને પાછળ ધકેલી દે છે, તેમના સ્પિનને બદલીને. હવે, જ્યારે રુબિડિયમ પૂરતા પ્રમાણમાં ઝડપથી સમાપ્ત થઈ જાય છે, ત્યારે તે એવું વર્તે છે કે જાણે તેનું દળ નકારાત્મક હોય. "તેને દબાણ કરો અને તે વિરુદ્ધ દિશામાં વેગ આપશે," ફોર્બ્સ કહે છે. "એવું લાગે છે કે રુબિડિયમ અદ્રશ્ય દિવાલ સાથે અથડાઈ રહ્યું છે."

મુખ્ય ખામીઓ દૂર

યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટનના વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિએ નકારાત્મક સમૂહને સમજવાના અગાઉના પ્રયાસોમાં જોવા મળેલી કેટલીક મોટી ખામીઓને ટાળી હતી.

ફોર્બ્સ કહે છે, "અમને પ્રથમ વસ્તુ એ સમજાયું કે અમે આ નકારાત્મક સમૂહની પ્રકૃતિ પર અન્ય કોઈપણ ગૂંચવણો વિના કાળજીપૂર્વક નિયંત્રણ રાખ્યું છે." તેમનું સંશોધન સમજાવે છે કે, પહેલાથી જ નકારાત્મક સમૂહના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, અન્ય સિસ્ટમોમાં સમાન વર્તન. વધેલું નિયંત્રણ સંશોધકોને એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં સમાન ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરવા માટે પ્રયોગો ડિઝાઇન કરવા માટે એક નવું સાધન આપે છે, જેમ કે ન્યુટ્રોન તારાઓ અને બ્રહ્માંડ સંબંધી ઘટનાઓ જેમ કે બ્લેક હોલ અને ડાર્ક એનર્જી, જ્યાં પ્રયોગો ફક્ત શક્ય નથી.

બ્રિટિશ ખગોળશાસ્ત્રી જેમી ફાર્નેસે એક કોસ્મોલોજિકલ મોડલનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે જેમાં બ્રહ્માંડના સમગ્ર ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન સતત દરે નકારાત્મક દળ ઉત્પન્ન થાય છે. આ મોડેલ દ્રવ્યની પ્રકૃતિના સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત દૃષ્ટિકોણનો વિરોધાભાસ કરે છે, પરંતુ તે મોટાભાગની અસરોને સારી રીતે સમજાવે છે જે સામાન્ય રીતે શ્યામ પદાર્થ અને શ્યામ ઊર્જાને આભારી છે, ખાસ કરીને, બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ, મોટા પાયે માળખાની રચના. બ્રહ્માંડ અને ગેલેક્ટીક પ્રભામંડળ, તારાવિશ્વોના પરિભ્રમણ વણાંકો અને કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગનું અવલોકન કરેલ વર્ણપટ. માં પ્રકાશિત થયેલ લેખ ખગોળશાસ્ત્ર અને એસ્ટ્રોફિઝિક્સ, કામની પ્રીપ્રિન્ટ arXiv.org પર પોસ્ટ કરવામાં આવી છે.

હાલમાં, મોટાભાગના બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓ માને છે કે બ્રહ્માંડની ઉત્ક્રાંતિ ΛCDM મોડેલ દ્વારા વર્ણવવામાં આવી છે. આ મૉડલ મુજબ, બ્રહ્માંડનો લગભગ 70 ટકા સમૂહ શ્યામ ઉર્જામાંથી આવે છે, 25 ટકા ઠંડા શ્યામ પદાર્થમાંથી (એટલે કે, જેના કણો ધીમે ધીમે આગળ વધે છે), અને માત્ર બાકીના 5 ટકા પરિચિત બેરિયોનિક દ્રવ્યમાંથી આવે છે. વિજ્ઞાનીઓએ કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશન પેટર્નમાં હાર્મોનિક્સનું વિશ્લેષણ કરીને આ સંબંધો નક્કી કર્યા. તમે ડબલ્યુએમએપી અને પ્લાન્ક ઉપગ્રહો વિશે બોરિસ સ્ટર્નના લેખોમાં બ્રહ્માંડની "રચના" માપવા વિશે વધુ વાંચી શકો છો, જેણે આ કાર્યમાં મુખ્ય યોગદાન આપ્યું હતું.

કમનસીબે, વૈજ્ઞાનિકો શ્યામ પદાર્થ અને શ્યામ ઊર્જા વિશે નબળી સમજ ધરાવે છે. અસંખ્ય સૈદ્ધાંતિક મોડેલો (ઉદાહરણ તરીકે, SUSY) દ્વારા અનુમાન કરાયેલા શ્યામ પદાર્થના કણોને શોધવા માટેના કોઈપણ અતિ-ચોક્કસ પ્રયોગોને હકારાત્મક પરિણામ મળ્યું નથી. હાલમાં, સામાન્ય કણો અને 6 થી 200 મેગાઈલેક્ટ્રોનવોલ્ટના દળવાળા "શ્યામ" કણો માટે સ્કેટરિંગ ક્રોસ સેક્શન 10 −47 ચોરસ સેન્ટિમીટરના ક્રમમાં છે, જે આ સમૂહ શ્રેણીમાંના કણોને વ્યવહારીક રીતે બાકાત રાખે છે અને ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને વૈકલ્પિક સિદ્ધાંતો વિકસાવવા દબાણ કરે છે. જો કે, શ્યામ પદાર્થ હજુ પણ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા પોતાને પ્રગટ કરે છે, તારાવિશ્વોના પરિભ્રમણ વળાંક અને ચિત્રમાં ફેરફાર કરે છે, અને તેથી વૈજ્ઞાનિકો આ પૂર્વધારણાને નકારી કાઢે છે.

શ્યામ ઊર્જા સાથે તે વધુ ખરાબ છે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના વિશ્લેષણને ધ્યાનમાં લીધા વિના, એકમાત્ર અવલોકન જે તેના અસ્તિત્વની સીધી પુષ્ટિ કરે છે, તે બ્રહ્માંડનું ઝડપી વિસ્તરણ છે, જે દ્વારા માપવામાં આવે છે (પરોક્ષ રીતે, શ્યામ ઊર્જા અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડમાં રાસાયણિક તત્વોના ગુણોત્તર દ્વારા પુષ્ટિ થાય છે). તદુપરાંત, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને ડાર્ક એનર્જી શું છે તેની બહુ ઓછી સમજ છે મૂળભૂત સ્તર . ચોક્કસપણે, ગુણાત્મક રીતેમાં કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટ (લેમ્બડા શબ્દ) નો ઉપયોગ કરીને તેનું વર્ણન કરી શકાય છે, પરંતુ આ પદ્ધતિ નવું જ્ઞાન પ્રદાન કરતી નથી અને અમને સ્થાપિત કરવાની મંજૂરી આપતી નથી. તે શું સમાવે છેશ્યામ ઊર્જા. આઈન્સ્ટાઈને નકારાત્મક સમૂહ સાથેના કણોનો ઉપયોગ કરીને આવા ઉમેરણો સમજાવ્યા - આ અભિગમમાં, ગતિના સમીકરણો ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના સમીકરણોની જેમ સપ્રમાણ બને છે, અને લેમ્બડા શબ્દ એકીકરણના સ્થિર તરીકે દેખાય છે, જેમાં કોઈ ભૌતિક અર્થ નથી.

નકારાત્મક દળ સાથેનો પદાર્થ એ પદાર્થ છે જે બળની વિરુદ્ધ દિશામાં વેગ આપે છે. નકારાત્મક દળ ધરાવતો કણ હકારાત્મક અને નકારાત્મક દળવાળા કણોને ભગાડે છે, જ્યારે "સકારાત્મક" કણો "નકારાત્મક" કણોને આકર્ષે છે. કમનસીબે, ΛCDM મોડલના માળખામાં, શ્યામ ઊર્જાનું વર્ણન કરવાની આ પદ્ધતિ દેખીતી રીતે નિષ્ફળતા માટે વિનાશકારી છે. હકીકત એ છે કે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ દરમિયાન, વિવિધ ઘટકોની ઘનતા વિવિધ કાયદાઓ અનુસાર બદલાય છે: ઠંડા પદાર્થની ઘનતા ઘટે છે, અને શ્યામ ઊર્જાની ઘનતા સતત રહે છે. તેથી, નકારાત્મક સમૂહ અને શ્યામ ઊર્જા સાથે પદાર્થને ઓળખવું અશક્ય છે.

નકારાત્મક સમૂહ સાથે કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા: કાળા તીરો દળો સૂચવે છે, લાલ તીર પ્રવેગ સૂચવે છે

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

સકારાત્મક અને નકારાત્મક સમૂહ સાથે કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા: કાળો તીર દળો સૂચવે છે, લાલ તીર પ્રવેગ સૂચવે છે

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

સકારાત્મક સમૂહ સાથે કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા: કાળા તીર દળો સૂચવે છે, લાલ તીર પ્રવેગ સૂચવે છે

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

જો કે, ખગોળશાસ્ત્રી જેમી ફાર્નેસ દાવો કરે છે કે તેઓ આઈન્સ્ટાઈનના વિચારને અવલોકન ડેટા સાથે જોડવામાં સક્ષમ હતા. આ કરવા માટે, તેણે બ્રહ્માંડના સમગ્ર જથ્થામાં દળના સતત અને સમાન ઉત્પાદનના અન્ય પ્રતિસ્પર્શાત્મક વિચાર સાથે નકારાત્મક સમૂહના વિચારને જોડ્યો. આ વિચાર નવાથી પણ દૂર છે; તે છેલ્લી સદીના 40 ના દાયકામાં પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, આવી પ્રક્રિયાઓ ખરેખર મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની પૃષ્ઠભૂમિ સામે થઈ શકે છે (ઉદાહરણ તરીકે, કારણે ). સકારાત્મક લોકો માટે પ્રમાણભૂત ઉર્જા-મોમેન્ટમ ટેન્સરમાં સમાન ઉમેરણોને ધ્યાનમાં લેતા, ભૌતિકશાસ્ત્રીએ ફ્રિડમેન સમીકરણ લખ્યું અને હલ કર્યું, અને પછી આ મોડેલમાં બ્રહ્માંડ વિસ્તરે છે તે કાયદાની ગણતરી કરી. વૈજ્ઞાનિકોએ સામાન્ય ડાર્ક મેટર અને ડાર્ક એનર્જીના યોગદાનને ધ્યાનમાં લીધું નથી. પરિણામે, તે બહાર આવ્યું છે કે જો નકારાત્મક સમૂહ સ્થિર દરે Γ = −3 પર ઉત્પન્ન થાય તો જાણીતા કાયદાઓનું પુનઃઉત્પાદન થાય છે. એચ, ક્યાં એચહબલ સ્થિર છે. આ કિસ્સામાં, વિસ્તરણ દરમિયાન નકારાત્મક સમૂહ ઘનતા સ્થિર રહેશે, અને તે અસરકારક રીતે કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટનું અનુકરણ કરશે. આ કિસ્સામાં, બ્રહ્માંડનો વિસ્તરણ દર અને જીવનકાળ ΛCDM મોડેલની જેમ જ છે.

પછી એસ્ટ્રોફિઝિસિસ્ટે ગણતરી કરી કે કેવી રીતે નકારાત્મક સમૂહ નાના ભીંગડા પર પોતાને પ્રગટ કરશે. આ કરવા માટે, તેણે તેના મોડેલના માળખામાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક સમૂહના મોટી સંખ્યામાં કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું અનુકરણ કર્યું. બધા હાલના એસ્ટ્રોફિઝિક્સ પેકેજો આવા અસામાન્ય ફેરફારોને ધ્યાનમાં લેતા નથી, તેથી ફાર્નેસે પોતાનો પ્રોગ્રામ વિકસાવવો પડ્યો. ગણતરી દરમિયાન કોઈપણ અંદાજો ટાળવા માટે, સંશોધકે સમયની દરેક ક્ષણે દરેક કણના કોઓર્ડિનેટ્સ અને વેગની ગણતરી કરી - આનાથી આગાહીઓની વિશ્વસનીયતામાં વધારો કરવાનું શક્ય બન્યું, જો કે કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનોની સંખ્યાના વર્ગ તરીકે પ્રોગ્રામની માંગમાં વધારો થયો. કણો ખાસ કરીને, આને કારણે, વૈજ્ઞાનિકે પોતાને 50 હજાર કણોના મોડેલિંગ સુધી મર્યાદિત કરવું પડ્યું.

વિકસિત પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ કરીને, ફાર્નેસે ઘણી અસરો જોઈ જે પરંપરાગત રીતે ડાર્ક મેટરને આભારી છે. પ્રથમ, તેણે નકારાત્મક-દળના કણોના "સમુદ્ર" માં ડૂબેલા હકારાત્મક-દળના કણોના ગાઢ જૂથના ઉત્ક્રાંતિનું મોડેલ બનાવ્યું. આવી સિસ્ટમે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના અંતિમ તબક્કામાં તારાવિશ્વોના ઉત્ક્રાંતિનું ગુણાત્મક રીતે વર્ણન કરવું જોઈએ, જ્યારે "નકારાત્મક" કણો નોંધપાત્ર રીતે "સકારાત્મક" પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. આ સમસ્યામાં, વૈજ્ઞાનિકે "પોઝિટિવ" કણોની સંખ્યા પસંદ કરી એન+ = 5000, નકારાત્મકની સંખ્યા એન− = 45000. પરિણામે, તેણે ઘનતાનું વિતરણ મેળવ્યું જે અવલોકન ડેટા સાથે સારી રીતે સંમત થાય છે - જેમ જેમ કોઈ આકાશગંગાના કેન્દ્રની નજીક આવે છે અને બર્કર્ટ પ્રોફાઇલ સાથે એકરુપ થાય છે ત્યારે કણોની ઘનતા ધીમે ધીમે વધે છે. આ ΛCDM મોડેલમાં થતી cuspy halo સમસ્યાને હલ કરે છે.

નકારાત્મક પદાર્થના "સમુદ્ર" માં ડૂબી ગયેલી સકારાત્મક દ્રવ્યની "ગેલેક્સી" ની ઉત્ક્રાંતિ

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

ગેલેક્સી માસ પ્રોફાઇલની ગણતરી ફાર્નેસ (વાદળી) દ્વારા કરવામાં આવે છે અને વ્યવહારમાં અવલોકન કરવામાં આવે છે (ગુલાબી ટપકાંવાળી રેખા)

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

બીજું, એ જ પ્રારંભિક ડેટા સાથે, વૈજ્ઞાનિકે આકાશગંગાના પરિભ્રમણ વળાંકની ગણતરી કરી અને જોયું કે તે અવલોકન ડેટા સાથે પણ સારી રીતે મેળ ખાય છે. જ્યારે કેવળ "સકારાત્મક" કણોવાળા મોડેલમાં આકાશગંગાની ધાર પરનો પદાર્થ કેન્દ્ર કરતાં ધીમી ગતિએ આગળ વધે છે, જ્યારે "નકારાત્મક" કણોનું વર્ચસ્વ ધરાવતા મોડેલમાં ઝડપ લગભગ સ્થિર હોય છે.

નકારાત્મક પદાર્થ (લાલ) અને "મુક્ત" આકાશગંગા (કાળો) ના "સમુદ્ર" માં ડૂબી ગયેલી આકાશગંગાનું પરિભ્રમણ વળાંક

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

ત્રીજે સ્થાને, ફાર્નેસે દર્શાવ્યું હતું કે તેમના મોડેલમાં બ્રહ્માંડની ફિલામેન્ટરી મોટા પાયે રચના કુદરતી રીતે ઊભી થાય છે: તારાવિશ્વો ક્લસ્ટરોમાં, ક્લસ્ટરો સુપરક્લસ્ટરમાં અને સુપરક્લસ્ટર્સ સાંકળો અને દિવાલોમાં એક થાય છે. આ કરવા માટે, તેણે એવી સિસ્ટમના ઉત્ક્રાંતિની ગણતરી કરી કે જેમાં સમાન સંખ્યામાં "સકારાત્મક" અને "નકારાત્મક" કણો હોય. ઉપલબ્ધ કમ્પ્યુટિંગ શક્તિ પર મર્યાદાઓને કારણે, વૈજ્ઞાનિકે બંને પ્રકારના કણોની સંખ્યા મૂકી એન + = એન− = 25000. અગાઉના કિસ્સામાંની જેમ, "નકારાત્મક" કણો સામાન્ય પદાર્થના કણોને ઘેરી વળે છે અને એક પ્રભામંડળ બનાવે છે, પરંતુ આ વખતે સંશોધક અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડની રચનાને મળતા આવતા મોટા ભીંગડા પર પેટર્નને પારખવામાં સક્ષમ હતા.

સિમ્યુલેશનની શરૂઆતમાં બ્રહ્માંડની સજાતીય રચના

જેમી ફાર્નેસ / એસ્ટ્રોનોમી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ

વ્યવહારમાં નોંધાયેલ. કમનસીબે, તે 50,000 કણો સાથે સિમ્યુલેશનમાં આ અસર જોવામાં અસમર્થ હતો. જો કે, વૈજ્ઞાનિક આશા રાખે છે કે એક મિલિયન કણો સાથે મોટા પાયે સિમ્યુલેશનમાં આવી પ્રક્રિયાઓ દૃશ્યમાન હશે, અને એ પણ સૂચવે છે કે તેઓ નવા સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ અથવા ખંડન કરશે.

છેલ્લે, વૈજ્ઞાનિકે ચકાસ્યું કે ΛCDM મોડલના પ્રસ્તાવિત ફેરફારથી વાસ્તવમાં જોવા મળેલી અસરોને કેટલી મજબૂત રીતે વિકૃત કરશે - પ્રમાણભૂત મીણબત્તીઓ દ્વારા માપવામાં આવેલ બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ, કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ અને ગેલેક્સી ક્લસ્ટરોના વિલીનીકરણના અવલોકનો. આ તમામ કેસોમાં, એસ્ટ્રોફિઝિસિસ્ટને જાણવા મળ્યું કે તેમની પૂર્વધારણા અવલોકન કરાયેલ ડેટા સાથે સુસંગત હતી. જો કે, ઘણા બધા પ્રશ્નો હજુ પણ ખુલ્લા છે - ખાસ કરીને, તે સ્પષ્ટ નથી કે આવી પૂર્વધારણાને સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ સાથે કેવી રીતે જોડવી (શું હિગ્સ મિકેનિઝમ નકારાત્મક માસ પેદા કરી શકે છે?), નકારાત્મક સમૂહ સાથેના કણોને પ્રાયોગિક રીતે કેવી રીતે શોધી શકાય, અને "નકારાત્મક" કણો અને સિદ્ધાંત વચ્ચેના વિરોધાભાસને કેવી રીતે સમજાવવું. જો કે, વૈજ્ઞાનિક માને છે કે આ તમામ સમસ્યાઓ નવા મોડલના માળખામાં ઉકેલી શકાય છે.

આમ, નકારાત્મક સમૂહના સતત ઉત્પાદન સાથેનું મોડેલ માત્ર બ્રહ્માંડના અવલોકન કરાયેલા વિસ્તરણને જ નહીં, પણ તેની મોટા પાયે રચના, તારાવિશ્વોની આસપાસના શ્યામ પદાર્થના પ્રભામંડળ અને પરિભ્રમણ વણાંકો - મોટાભાગની અસરો જે સામાન્ય રીતે અંધારાને આભારી છે તે સમજાવે છે. ઊર્જા અને શ્યામ પદાર્થ. વિચિત્ર રીતે, જેમ કે સાહજિક રીતે અકુદરતીએક પૂર્વધારણા કે જે બાબતના સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત દૃષ્ટિકોણનો સંપૂર્ણપણે વિરોધાભાસ કરે છે સંમત થાય છેનિરીક્ષણ ડેટા સાથે. તદુપરાંત, તેણીએ તેમને સરળ રીતે સમજાવવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે, જેમાં ઓછી સંસ્થાઓ સામેલ છે. લેખક પોતે નિષ્કર્ષમાં લખે છે તેમ, "જો કે આ દરખાસ્ત ધર્મત્યાગી અને પાખંડી છે, [પેપર] સૂચવે છે કે આ પરિમાણોના નકારાત્મક મૂલ્યો સૈદ્ધાંતિક રીતે કોસ્મોલોજિકલ અવલોકન ડેટાને સમજાવી શકે છે, જે હંમેશા હકારાત્મકની વાજબી ધારણામાં અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. સમૂહ."

કેટલીકવાર ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ સિદ્ધાંત અને પ્રયોગ વચ્ચે જોવા મળેલી વિસંગતતાઓને સમજાવવા માટે અસામાન્ય વિચારો સાથે આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગયા નવેમ્બરમાં, અમેરિકન સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી હૂમન ડેવૌડિયાસલ એ એક નવું બળ રજૂ કર્યું જે અલ્ટ્રા-લાઇટ સ્કેલર કણ દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે અને શ્યામ પદાર્થને પૃથ્વીથી દૂર ધકેલવામાં આવે છે. આ ધારણા શ્યામ પદાર્થની શોધ માટેના તમામ પાર્થિવ પ્રયોગોની નિષ્ફળતાને સારી રીતે સમજાવે છે - જો આવા બળ ખરેખર અસ્તિત્વમાં હોય, તો ડિટેક્ટર, સૈદ્ધાંતિક રીતે, કંઈપણ નોંધી શકતા નથી. કમનસીબે, ટેક્નોલોજી વિકાસના વર્તમાન સ્તરે આ નિવેદનને ચકાસવું અશક્ય છે.

દિમિત્રી ટ્રુનીન

અવકાશ સમય માં અનુમાનિત વર્મહોલ

સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, આ એક અનુમાનિત પદાર્થની વિભાવના છે, જેનું દળ સામાન્ય પદાર્થના સમૂહની વિરુદ્ધ મૂલ્ય ધરાવે છે (જેમ કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હકારાત્મક અને નકારાત્મક હોઈ શકે છે). ઉદાહરણ તરીકે, −2 કિગ્રા. આવા પદાર્થ, જો તે અસ્તિત્વમાં હોય, તો તે એક અથવા વધુનું ઉલ્લંઘન કરશે અને કેટલાક વિચિત્ર ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરશે. કેટલાક સટ્ટાકીય સિદ્ધાંતો અનુસાર, અવકાશ-સમયમાં (વર્મહોલ્સ) બનાવવા માટે નકારાત્મક દળવાળા પદાર્થનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

તે સંપૂર્ણ વિજ્ઞાન સાહિત્ય જેવું લાગે છે, પરંતુ હવે વૉશિંગ્ટન સ્ટેટ યુનિવર્સિટી, યુનિવર્સિટી ઑફ વૉશિંગ્ટન, OIST યુનિવર્સિટી (ઓકિનાવા, જાપાન) અને શાંઘાઈ યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓનું જૂથ કાલ્પનિક નકારાત્મક સમૂહ સામગ્રીના કેટલાક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે આ પદાર્થને દબાણ કરો છો, તો તે લાગુ કરેલા બળની દિશામાં નહીં, પરંતુ વિરુદ્ધ દિશામાં વેગ આપશે. એટલે કે, તે વિરુદ્ધ દિશામાં વેગ આપે છે.

નેગેટિવ માસ પ્રોપર્ટીઝ ધરાવતો પદાર્થ બનાવવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ રૂબીડિયમ પરમાણુને લગભગ સંપૂર્ણ શૂન્ય સુધી ઠંડુ કરીને બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટ તૈયાર કર્યું. આ સ્થિતિમાં, કણો અત્યંત ધીમેથી આગળ વધે છે, અને મેક્રોસ્કોપિક સ્તરે ક્વોન્ટમ અસરો દેખાવાનું શરૂ થાય છે. એટલે કે, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સિદ્ધાંતો અનુસાર, કણો તરંગોની જેમ વર્તે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેઓ એકબીજા સાથે સુમેળ કરે છે અને ઘર્ષણ વિના રુધિરકેશિકાઓ દ્વારા વહે છે, એટલે કે, ઊર્જા ગુમાવ્યા વિના - કહેવાતા અતિપ્રવાહીની અસર.

યુનિવર્સિટી ઓફ વોશિંગ્ટનની પ્રયોગશાળામાં, 0.001 mm³ કરતા ઓછા જથ્થામાં બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટની રચના માટે શરતો બનાવવામાં આવી હતી. કણોને લેસર દ્વારા ધીમું કરવામાં આવ્યું હતું અને તેમાંથી સૌથી વધુ મહેનતુ કણો વોલ્યુમ છોડે ત્યાં સુધી રાહ જોતા હતા, જે સામગ્રીને વધુ ઠંડુ કરે છે. આ તબક્કે, સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહીમાં હજી પણ સકારાત્મક સમૂહ હતો. જો વહાણની સીલ તૂટી ગઈ હોય, તો રુબિડિયમના અણુઓ જુદી જુદી દિશામાં ઉડી જશે, કારણ કે કેન્દ્રીય પરમાણુ બાહ્ય અણુઓને બહારની તરફ ધકેલશે, અને તેઓ લાગુ બળની દિશામાં વેગ આપશે.

નકારાત્મક અસરકારક સમૂહ બનાવવા માટે, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ લેસરોના બીજા સમૂહનો ઉપયોગ કર્યો જેણે કેટલાક અણુઓના સ્પિનને બદલ્યા. જેમ જેમ સિમ્યુલેશન આગાહી કરે છે, વહાણના અમુક વિસ્તારોમાં કણોએ નકારાત્મક સમૂહ મેળવવો જોઈએ. આ સિમ્યુલેશનમાં (નીચેની આકૃતિમાં) સમયના કાર્ય તરીકે પદાર્થની ઘનતામાં તીવ્ર વધારો દ્વારા સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે.

આકૃતિ 1. બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટનું વિવિધ સંકલન બળ ગુણાંક સાથે અનિસોટ્રોપિક વિસ્તરણ. વાસ્તવિક પ્રાયોગિક પરિણામો લાલ રંગમાં બતાવવામાં આવે છે, સિમ્યુલેશન અનુમાન પરિણામો કાળામાં બતાવવામાં આવે છે.

નીચેનો આકૃતિ એ આકૃતિ 1 ની નીચેની પંક્તિમાં મધ્યમ ફ્રેમનું ક્લોઝ-અપ છે.

નીચેનો આકૃતિ એ પ્રદેશમાં સમયના કાર્ય તરીકે કુલ ઘનતાનું એક-પરિમાણીય સિમ્યુલેશન બતાવે છે જ્યાં ગતિશીલ અસ્થિરતા પ્રથમ દેખાય છે. ડોટેડ રેખાઓ વેગ સાથે અણુઓના ત્રણ જૂથોને અલગ કરે છે

અર્ધ-ક્ષણે

અસરકારક માસ ક્યાં છે

નકારાત્મક (ટોચની રેખા) બનવાનું શરૂ કરે છે. લઘુત્તમ નકારાત્મક અસરકારક સમૂહ (મધ્યમ) અને તે બિંદુ જ્યાં સમૂહ હકારાત્મક મૂલ્યો (નીચેની રેખા) પર પાછો ફરે છે તે બિંદુ દર્શાવેલ છે. લાલ બિંદુઓ એવા સ્થાનોને સૂચવે છે જ્યાં સ્થાનિક અર્ધ-ક્ષણ નકારાત્મક અસરકારક સમૂહના ક્ષેત્રમાં સ્થિત છે.

આલેખની પ્રથમ પંક્તિ બતાવે છે કે ભૌતિક પ્રયોગ દરમિયાન, પદાર્થ સિમ્યુલેશનના પરિણામો સાથે ચોક્કસ રીતે વર્તે છે, જે નકારાત્મક અસરકારક સમૂહ સાથે કણોના દેખાવની આગાહી કરે છે.

બોઝ-આઈન્સ્ટાઈન કન્ડેન્સેટમાં, કણો તરંગોની જેમ વર્તે છે અને તેથી હકારાત્મક અસરકારક સમૂહના સામાન્ય કણો જે દિશામાં પ્રસારિત થવા જોઈએ તે દિશામાં પ્રચાર કરતા નથી.

નિષ્પક્ષતામાં, એવું કહેવું આવશ્યક છે કે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ પ્રયોગો દરમિયાન વારંવાર રેકોર્ડ કર્યા છે, પરંતુ તે પ્રયોગો અલગ અલગ રીતે અર્થઘટન કરી શકાય છે. હવે અનિશ્ચિતતા મહદઅંશે દૂર થઈ ગઈ છે.

જર્નલમાં 10 એપ્રિલ, 2017નો વૈજ્ઞાનિક લેખ ભૌતિક સમીક્ષા પત્રો(doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301, સબ્સ્ક્રિપ્શન દ્વારા ઉપલબ્ધ). 13 ડિસેમ્બર, 2016ના રોજ જર્નલમાં સબમિટ કરતા પહેલા લેખની એક નકલ વેબસાઇટ arXiv.org (arXiv:1612.04055) પર મુક્તપણે ઉપલબ્ધ છે.

નકારાત્મક સમૂહ સાથે અનન્ય પદાર્થ. વૈજ્ઞાનિકોએ નકારાત્મક અસરકારક સમૂહ સાથે પદાર્થનું નિદર્શન કર્યું છે

પોંકરેટ બોરિસોવ, એન્જિનિયર નકારાત્મક સમૂહ: અનંતની મફત સવારી

પોંકરેટ બોરિસોવ, એન્જિનિયર
નકારાત્મક સમૂહ: અનંતની મફત સવારી