LHS, Facile, relation « masse positive » :la masse du ballon reste stable indépendamment du coup de pied. RHS, masse « dépendante du coup de pied », la masse du ballon dépend de la force du coup de pied. Crédit :FLOTTE
Une étude FLEET dirigée par David Colas de l'Université du Queensland clarifie les études récentes sur la masse négative, enquêter sur l'étrange phénomène de l'auto-interférence.
Quand on pense à la "masse, " nous considérons généralement la masse " inertielle " - la résistance d'un corps à l'accélération due à une force appliquée.
Pour un objet en mouvement, sa masse est alors une simple relation entre la quantité de mouvement qui lui est appliquée, et la vitesse qu'il acquiert.
Cependant, dans certaines situations, cette relation n'est pas simplement proportionnelle et peut dépendre de l'impulsion appliquée à l'objet. Les physiciens parlent alors de masse effective, qui peut même être négatif.
Dans ce cas, un objet se déplacerait d'une manière complètement non intuitive lorsqu'il était actionné par une force.
"Imaginez un ballon de football, tu lui donnes un premier coup de pied pour te rapprocher du but, vous lui donnez alors un coup de pied supplémentaire pour marquer mais au lieu d'accélérer, le ballon ralentit ! Vous êtes un peu perplexe, alors tu décides de taper encore plus fort dans le ballon, et il se dirige maintenant vers ton pied et non plus loin de lui, " explique l'auteur principal de l'étude de l'UQ, Dr David Colas.
Les masses négatives peuvent être obtenues expérimentalement au niveau des particules dans divers systèmes, par exemple en utilisant des trous dans les semi-conducteurs, en couplant la lumière à la matière dans des microcavités créant "exciton-polariton, " ou dans des gaz atomiques ultrafroids sous forme de condensats de Bose-Einstein (BEC).
"Negative-Mass Effects in Spin-Orbit Coupled Bose-Einstein Condensates" a été publié dans Lettres de révision de physique en juillet.
Principe d'auto-interférence illustré. La fonction d'onde représente la probabilité de trouver les particules à une position donnée. Au fur et à mesure que le gaz se dilate, des franges dans la densité apparaissent, en raison de l'effet d'auto-interférence. Crédit :FLOTTE
La recherche théorique de l'UQ s'est étendue sur une étude antérieure à la Washington State University démontrant un effet de masse négatif dans l'expansion d'un BEC atomique, illustrant joliment la polyvalence et la grande adaptabilité de cette plate-forme.
Dans leur étude, les chercheurs de l'UQ ont clarifié les effets associés aux différents types de masse négative et identifié le saisissant « effet auto-interférent » dans le condensat atomique, qui avait été initialement prévu pour les excitons-polaritons.
Cela donne une image complète de «l'effet d'auto-interférence» observé dans l'expérience WSU, mais montre également comment les interactions peuvent aider et déclencher le mécanisme actuel.
L'expérience à double fente de 1801 de Thomas Young démontrant l'interférence des ondes de matière a été l'une des premières observations d'un effet quantique. Les particules individuelles sont envoyées sur un écran avec deux fentes affichant des interférences au fur et à mesure qu'elles le traversent, exactement comme des vagues. Avec un gaz atomique ultra-froid, on peut créer le même genre d'interférence avec les particules seulement, sans avoir besoin d'écran et de fentes, simplement en affectant leur masse effective.
"Pour continuer avec l'analogie avec le ballon de football, imaginez que si vous le frappez trop fort, vous le serrerez un peu contre votre pied. Quand la balle quitte ta botte, il se dilate à nouveau et vous voyez que la partie avant de la balle finira par voyager plus lentement que sa partie inférieure. La balle s'interfère alors avec elle-même" poursuit le Dr David Colas.
Le WUS a rapporté que l'effet de masse négatif peut arrêter la libre expansion d'un BEC et conduire à des franges dans la densité. L'étude de l'UQ a montré que cela était causé par l'auto-interférence du paquet d'ondes, survenant lorsque certains paramètres de masse caractérisant le système deviennent négatifs.
Les effets de masse négatifs peuvent se manifester sous différentes formes, comme l'auto-interférence. Mais l'une des plus marquantes est la propagation en arrière d'une impulsion positive :l'hypothétique ballon de football qui accélère vers la chaussure du botteur, pas loin d'elle.
Les chercheurs de l'UQ montrent que ce régime fascinant serait plus réalisable dans les BEC atomiques, qu'avec les excitons-polaritons, ouvrant la voie à de nouvelles voies de recherche intéressantes.
La clarification du type de masse responsable de chaque phénomène observé évitera les interprétations erronées courantes sur la masse négative. Une telle clarification aidera à remettre la recherche de masse négative sur les rails.
