“负质量”——物理学家创造出来了

　　华盛顿州立大学的物理学家创造了一种负质量的流体，它就像它听起来的那样。不像我们知道的世界上的任何一个物理物体，当你推它的时候，它不会在被推的方向上加速。它会向后加速。

　　华盛顿州立大学物理学和天文学助理教授以及华盛顿大学的客座助理教授Michael Forbes说，这种现象很少在实验室条件下创造出来，其可以用来探索宇宙学的一些更具挑战性的概念。这项研究发表在了今天的《物理评论快报》“编辑推荐”栏目中。

　　假设说，物质能够像电荷既可以带负电也可以带正电一样具有负质量。人们很少会用这些术语来思考，我们的日常世界只看到牛顿第二运动定律的正质量方面，在这种情况中，力等于物体的质量乘以它的加速度，或者说F=ma。换句话说，如果你推一个物体，它会沿着你推的方向加速。质量会在力的方向上加速。

　　“这是大多数我们熟悉的东西所发生的事情，”Forbes说，暗示着例外的存在。对于具有负质量的物体，如果你推它，它会向你加速。

　　负质量的条件

　　他和他的同事们通过将铷原子冷却到绝对零度以上一点点，产生所谓的玻色-爱因斯坦凝聚，制造出了负质量的条件。在这种由玻色和爱因斯坦预测的状态中，粒子运动极为缓慢，并且遵循量子力学原理，表现得像波一样。它们还会同步和一致移动，就像所谓的超流体一样，能够不损失能量地流动。

　　在华盛顿州立大学天文学和物理学教授Peter Engels的带领下，Webster Hall六楼的研究人员通过用激光来减缓粒子，使它们变得更冷，并使热的，高能量的粒子可以像蒸汽一样逃逸出去，从而进一步冷却材料。

　　这些激光器把原子囚禁在一个小于一百微米的碗里。此时，铷超流体还具有常规的质量。将碗打破将会使铷原子冲出来，就像处于中心的铷向外推动一样展开。

　　为了产生负质量，研究人员用第二组激光器来将原子踢来踢去，并改变它们旋转的方式。现在，当铷冲出得足够快的话，就表现出其好像具有负质量一样。“一旦你推它，它会向后加速，”Forbes说，他是分析该系统的一名理论学家。“它看起来就像铷击中了一堵无形的墙一样。”

　　华盛顿州立大学的研究人员使用的技术避免了一些在以前对负质量进行理解的尝试中遇到的潜在缺陷。

　　“在这里，我们首次做到的是对这个负质量在本质上进行了细腻的控制，而没有其他附加效应，”Forbes说。他们的研究阐明，就负质量来讲，在其他系统中也看到了类似的行为。这种高度的控制为研究人员提供了一个设计实验的新工具，用来研究天体物理中的类似物理现象，如中子星，以及宇宙现象，如黑洞和暗能量，在这些情况中，实验是不可能的。“它为研究一个非常奇怪的基本现象提供了另外一个环境，”Forbes说。