Massa negatif: Perbedaan antara revisi
Astrom Geo (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Suntingan seluler lanjutan |
Astrom Geo (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan Tag: VisualEditor Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Suntingan seluler lanjutan |
||
| Baris 1: | Baris 1: | ||
Dalam [[fisika teoretis]], '''Massa negatif''' adalah gagasan hipotetis bahwa [[materi]] bisa ada dengan [[massa]] dan gravitasi yang berlawanan dengan massa biasa lain di sekitarnya. Alih-alih 2 kg, massa negatif akan menjadi -2 kg.<ref name=":0">{{Cite web|last=Blog|first=The Physics arXiv|date=2014-07-21|title=Cosmologists Prove Negative Mass Can Exist In Our Universe|url=https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/cosmologists-prove-negative-mass-can-exist-in-our-universe-250a980320a7|website=Medium|language=en|access-date=2020-11-17}}</ref> Tidak seperti materi massa positif biasa, jika massa negatif didorong, ia akan [[Percepatan|berakselerasi]] ke arah pendorongnya.<ref name=":1">{{Cite web|title=Bizarre 'dark fluid' with negative mass could dominate the universe – what my research suggests|url=https://theconversation.com/amp/bizarre-dark-fluid-with-negative-mass-could-dominate-the-universe-what-my-research-suggests-107922|website=theconversation.com|access-date=2020-11-17}}</ref> Massa akan bertambah cepat searah gayanya.<ref>{{Cite web|title=Physicists create 'negative mass'|url=https://phys.org/news/2017-04-physicists-negative-mass.html|website=phys.org|language=en|access-date=2020-11-17}}</ref> |
Dalam [[fisika teoretis]], '''Massa negatif''' adalah gagasan hipotetis bahwa [[materi]] bisa ada dengan [[massa]] dan [[gravitasi]] yang berlawanan dengan massa biasa lain di sekitarnya. Alih-alih 2 kg, massa negatif akan menjadi -2 kg.<ref name=":0">{{Cite web|last=Blog|first=The Physics arXiv|date=2014-07-21|title=Cosmologists Prove Negative Mass Can Exist In Our Universe|url=https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/cosmologists-prove-negative-mass-can-exist-in-our-universe-250a980320a7|website=Medium|language=en|access-date=2020-11-17}}</ref> Tidak seperti materi massa positif biasa, jika massa negatif didorong, ia akan [[Percepatan|berakselerasi]] ke arah pendorongnya.<ref name=":1">{{Cite web|title=Bizarre 'dark fluid' with negative mass could dominate the universe – what my research suggests|url=https://theconversation.com/amp/bizarre-dark-fluid-with-negative-mass-could-dominate-the-universe-what-my-research-suggests-107922|website=theconversation.com|access-date=2020-11-17}}</ref> Massa akan bertambah cepat searah gayanya.<ref>{{Cite web|title=Physicists create 'negative mass'|url=https://phys.org/news/2017-04-physicists-negative-mass.html|website=phys.org|language=en|access-date=2020-11-17}}</ref> |
||
[[Hukum kedua newton tentang gerak|Hukum Kedua Newton tentang Gerak]] mengatakan bahwa gaya pada suatu benda sama dengan massa inersia dikalikan percepatan (F = ma). Biasanya, semua nilai itu positif: menerapkan benda bermassa positif akan menghasilkan perceoatan positif, mendorong benda ke depan. Tetapi, sebuah benda bernassa negatif, gaya negatif pula, artinya benda akan bergerak ke arah yang berlawanan.<ref name=":2">{{Cite web|date=2018-01-08|title=Negative mass particles forged in new laser device|url=https://newatlas.com/negative-mass-particles/52848/|website=New Atlas|language=en-US|access-date=2020-11-17}}</ref> Tetapi secara teori, materi dapat memiliki massa negatif dalam arti yang sama seperti [[muatan listrik]] dapat menjadi positif atau negatif.<ref>{{Cite news|date=2017-04-19|title=Physicists observe 'negative mass'|url=http://www.bbc.com/news/science-environment-39642992|newspaper=BBC News|language=en-gb|access-date=2020-11-17}}</ref> |
|||
== Keberadaan == |
== Keberadaan == |
||
| Baris 8: | Baris 8: | ||
== Teori relativitas umum == |
== Teori relativitas umum == |
||
Ahli kosmologi telah memeriksa efek massa negatif terhadap [[struktur ruang-waktu]]. Mereka umumnya menyimpulkan bahwa materi negatif tidak mungkin ada karena melanggar karena melanggar salah satu asumsi penting di balik teori [[Relativitas umum|relativitas umum Einstein]]. Saat ini, Saoussen Mbarek dan Manu Paranjape dari [[Université de Montréal]] di Kanada mengatakan bahwa mereka telah menemukan solusi untuk teori relativitas umum Einstein yang memungkinkan massa negatif tanpa melanggar asumsi esensial apapun. Pendekatan mereka berarti bahwa massa negatif dapat eksis di alam semesta asalkan mekanisme yang masuk akal untuk memproduksinya, mungkun dalam pasangan partikel massa positif dan negatif di [[Sejarah alam semesta|alam semesta awal]]. Kesimpulan mereka memiliki konsekuensi yang lebih luas. Mereka menunjukkan bahwa jika [[partikel]] materi positif dan negatif ada di alam semesta, mereka akan membentuk [[plasma]] yang yang akan memberi implikasi penting di masa depan.<ref name=":0" /> |
Ahli kosmologi telah memeriksa efek massa negatif terhadap [[struktur ruang-waktu]]. Mereka umumnya menyimpulkan bahwa materi negatif tidak mungkin ada karena melanggar karena melanggar salah satu asumsi penting di balik teori [[Relativitas umum|relativitas umum Einstein]]. Saat ini, Saoussen Mbarek dan Manu Paranjape dari [[Université de Montréal]] di Kanada mengatakan bahwa mereka telah menemukan solusi untuk teori relativitas umum Einstein yang memungkinkan massa negatif tanpa melanggar asumsi esensial apapun. Pendekatan mereka berarti bahwa massa negatif dapat eksis di alam semesta asalkan mekanisme yang masuk akal untuk memproduksinya, mungkun dalam pasangan partikel massa positif dan negatif di [[Sejarah alam semesta|alam semesta awal]]. Kesimpulan mereka memiliki konsekuensi yang lebih luas. Mereka menunjukkan bahwa jika [[partikel]] materi positif dan negatif ada di alam semesta, mereka akan membentuk [[plasma]] yang yang akan memberi implikasi penting di masa depan.<ref name=":0" /> |
||
== Percobaan == |
|||
Massa negatif sebagian besar hanya ditunjukkan dalam analisis teoretis. Penelitian dari [[Washington State University]] pada tahun 2017 melaporkan karya eksperimental terbaru mereka dengan [[Kondensat Bose-Einstein]] (BEC). Mereka memanipulasi [[atom]] [[rubidium]] menggunakan rangkaian [[laser]] berteknologi tinggi untuk menjebak, mendinginkan, dan memanipulasi BEC untuk dengan menyetel "spin-orbit coupling", yang merupakan [[interaksi]] antara putaran atom dan gerakannya, yang mengembang yang dispersinya menunjukkan wilayah massa efektif negatif. |
|||
Ketika salah satu laser bersilangan yang digukan untuk menjebak atom dimatikan, BEC dibiarkan berkembang sepanjang satu sumbu. Ketika mereka memfilmkan perluasa terkontrol ini di laboratorium, sebuah wikayah muncuk di mana menabrak "bendungan tak terlihat", memperlambat kondesat agar tidak menyebar lebih jauh ke arah [[Momentum|momentumnya]]. |
|||
Alasan blok mendadak ini kembali ke hubungan dispersi dalam sistem [[kuantum]], yang menghubungkan energi total, E, dengan momentum sistem, p. Hubungan ini dapat diubah, dengan menggunakan set laser kedua dan teknik spin-orbit coupling untuk menciptakan hubungan [[asimetris]] antara E dan p. Sebagai hasil dari perubahan ini, terdapat daerah kecil kelengkungan negatif dalam hubungan dispersi - dan dalam percobaan, ini setara dengan massa inersia negatif yang terjadi pada nilai kecepatan tertentu. Ketika kondensat mendekati dan kemudian memasuki rezim kecepatan ini mulai menyebar, mula-mula perluasan melambat, da kemudian berbalik.<ref>{{Cite web|title=To Disperse, or To Not Disperse: Debating "Negative Mass"|url=http://www.aps.org/publications/apsnews/201707/disperse.cfm|website=www.aps.org|language=en|access-date=2020-11-17}}</ref> Penemuan eksperimental dihasilkan oleh simulasi band tunggal [[Gross-Pitaevskii]], yang menunjukkan bahwa fitur-fitir yang muncul - [[gelombang kejut]], kereta soliton, jebakan diri, dan lain-lain - berasal dari dispersi yang dimodifikasi.<ref>{{Cite journal|last=Khamehchi|first=M. A.|last2=Hossain|first2=Khalid|last3=Mossman|first3=M. E.|last4=Zhang|first4=Yongping|last5=Busch|first5=Th.|last6=Forbes|first6=Michael McNeil|last7=Engels|first7=P.|date=2017-04-10|title=Negative-Mass Hydrodynamics in a Spin-Orbit--Coupled Bose-Einstein Condensate|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.118.155301|journal=Physical Review Letters|volume=118|issue=15|pages=155301|doi=10.1103/PhysRevLett.118.155301}}</ref> |
|||
Sekarang, peneliti [[Universitas Rochester]] mengatakan bahwa mereka telah mengembangkan perangkat yang dapat membuat partikel yang menunjukkan massa negatif, dengan menggabungkan [[foton]] dari [[sinar]] laser dan [[eksiton]] dalam [[semikonduktor]]. |
|||
Perangkat ini didasarkan pada laser, dengan perbedaan inti. Biasanya, cahaya dipantulkan di antara sepasang [[cermin]] yang berhadapan, dan [[ruang]] tempat cahaya itu dibatasi disebut rongga optik, atau rongga mikro. Dalam rongga optik perangkat ini, tim menempatkan semikonduktor setipis atom yang terbuat dari [[molybdenum diselenida]], di mana yang dapat berinteraksi dengan cahaya yang dibatasi. Eksitasi dengan semikonduktor yang digabungkan dalam cahaya laser terbatas membentuk partikel baru yang disebut [[polariton]], yang bermassa negatif. |
|||
Para peneliti masih bekerja untuk mengeksporasi [[fisika partikel]] massa negatif di perangkat, dan meskipun aplikasi praktisnya masih jauh, salah satu peningkatan utama adalah laser yang lebih efisien.<ref name=":2" /> |
|||
== Materi dan energi gelap == |
== Materi dan energi gelap == |
||
| Baris 26: | Baris 39: | ||
* [[Cairan gelap]] |
* [[Cairan gelap]] |
||
* [[Materi gelap]] |
* [[Materi gelap]] |
||
*[[Anti-gravitasi|Antigravitasi]] |
|||
* [[Materi eksotis]] |
* [[Materi eksotis]] |
||
* [[Materi imajiner]] |
* [[Materi imajiner]] |
||
Revisi per 17 November 2020 02.43
Dalam fisika teoretis, Massa negatif adalah gagasan hipotetis bahwa materi bisa ada dengan massa dan gravitasi yang berlawanan dengan massa biasa lain di sekitarnya. Alih-alih 2 kg, massa negatif akan menjadi -2 kg.[1] Tidak seperti materi massa positif biasa, jika massa negatif didorong, ia akan berakselerasi ke arah pendorongnya.[2] Massa akan bertambah cepat searah gayanya.[3]
Hukum Kedua Newton tentang Gerak mengatakan bahwa gaya pada suatu benda sama dengan massa inersia dikalikan percepatan (F = ma). Biasanya, semua nilai itu positif: menerapkan benda bermassa positif akan menghasilkan perceoatan positif, mendorong benda ke depan. Tetapi, sebuah benda bernassa negatif, gaya negatif pula, artinya benda akan bergerak ke arah yang berlawanan.[4] Tetapi secara teori, materi dapat memiliki massa negatif dalam arti yang sama seperti muatan listrik dapat menjadi positif atau negatif.[5]
Keberadaan
Tidak ada yang tahu apakah massa negatif bisa eksis tetapi ada banyak analisis untuk menentukan sifatnya. Secara khusus, fisikawan telah menyelidiki apakah massa negatif akan melanggar berbagai hukum alam semesta, seperti kekekalan energi dan momentum dan oleh karena itu tidak mungkin ada. Analisis ini menunjukkan bahwa meskipun interaksi massa positif dan negatif menghasilkan perilaku yang berlawanan dengan intuisi, hal itu tidak melanggar hukum kekekalan ini.[1]
Teori relativitas umum
Ahli kosmologi telah memeriksa efek massa negatif terhadap struktur ruang-waktu. Mereka umumnya menyimpulkan bahwa materi negatif tidak mungkin ada karena melanggar karena melanggar salah satu asumsi penting di balik teori relativitas umum Einstein. Saat ini, Saoussen Mbarek dan Manu Paranjape dari Université de Montréal di Kanada mengatakan bahwa mereka telah menemukan solusi untuk teori relativitas umum Einstein yang memungkinkan massa negatif tanpa melanggar asumsi esensial apapun. Pendekatan mereka berarti bahwa massa negatif dapat eksis di alam semesta asalkan mekanisme yang masuk akal untuk memproduksinya, mungkun dalam pasangan partikel massa positif dan negatif di alam semesta awal. Kesimpulan mereka memiliki konsekuensi yang lebih luas. Mereka menunjukkan bahwa jika partikel materi positif dan negatif ada di alam semesta, mereka akan membentuk plasma yang yang akan memberi implikasi penting di masa depan.[1]
Percobaan
Massa negatif sebagian besar hanya ditunjukkan dalam analisis teoretis. Penelitian dari Washington State University pada tahun 2017 melaporkan karya eksperimental terbaru mereka dengan Kondensat Bose-Einstein (BEC). Mereka memanipulasi atom rubidium menggunakan rangkaian laser berteknologi tinggi untuk menjebak, mendinginkan, dan memanipulasi BEC untuk dengan menyetel "spin-orbit coupling", yang merupakan interaksi antara putaran atom dan gerakannya, yang mengembang yang dispersinya menunjukkan wilayah massa efektif negatif.
Ketika salah satu laser bersilangan yang digukan untuk menjebak atom dimatikan, BEC dibiarkan berkembang sepanjang satu sumbu. Ketika mereka memfilmkan perluasa terkontrol ini di laboratorium, sebuah wikayah muncuk di mana menabrak "bendungan tak terlihat", memperlambat kondesat agar tidak menyebar lebih jauh ke arah momentumnya.
Alasan blok mendadak ini kembali ke hubungan dispersi dalam sistem kuantum, yang menghubungkan energi total, E, dengan momentum sistem, p. Hubungan ini dapat diubah, dengan menggunakan set laser kedua dan teknik spin-orbit coupling untuk menciptakan hubungan asimetris antara E dan p. Sebagai hasil dari perubahan ini, terdapat daerah kecil kelengkungan negatif dalam hubungan dispersi - dan dalam percobaan, ini setara dengan massa inersia negatif yang terjadi pada nilai kecepatan tertentu. Ketika kondensat mendekati dan kemudian memasuki rezim kecepatan ini mulai menyebar, mula-mula perluasan melambat, da kemudian berbalik.[6] Penemuan eksperimental dihasilkan oleh simulasi band tunggal Gross-Pitaevskii, yang menunjukkan bahwa fitur-fitir yang muncul - gelombang kejut, kereta soliton, jebakan diri, dan lain-lain - berasal dari dispersi yang dimodifikasi.[7]
Sekarang, peneliti Universitas Rochester mengatakan bahwa mereka telah mengembangkan perangkat yang dapat membuat partikel yang menunjukkan massa negatif, dengan menggabungkan foton dari sinar laser dan eksiton dalam semikonduktor.
Perangkat ini didasarkan pada laser, dengan perbedaan inti. Biasanya, cahaya dipantulkan di antara sepasang cermin yang berhadapan, dan ruang tempat cahaya itu dibatasi disebut rongga optik, atau rongga mikro. Dalam rongga optik perangkat ini, tim menempatkan semikonduktor setipis atom yang terbuat dari molybdenum diselenida, di mana yang dapat berinteraksi dengan cahaya yang dibatasi. Eksitasi dengan semikonduktor yang digabungkan dalam cahaya laser terbatas membentuk partikel baru yang disebut polariton, yang bermassa negatif.
Para peneliti masih bekerja untuk mengeksporasi fisika partikel massa negatif di perangkat, dan meskipun aplikasi praktisnya masih jauh, salah satu peningkatan utama adalah laser yang lebih efisien.[4]
Materi dan energi gelap
Massa negatif bukanlah ide baru dalam kosmologi. Sama seperti materi normal, partikel negatif akan menjadi mebih menyebar saat alam semesta mengembang - yang berarti gaya tolaknya akan semakin lemah seiring waktu. Akan tetapi, penelitian telah menunjukkan bahwa gaya yang mendorong percepatan perluasan alam semesta adalah konstan tanpa henti. Dua zat misterius hanya dapat disimpulkan dari efek gravitasi, yaitu adalah materi gelap dan energi gelap. Studi menunjukkan bahwa keduanya mungkin merupakan bagian dari konsep yang sama.[2] Sifat dasar massa negatif dapat menjelaskan karakteristik penting materi gelap:[8]
- Efek gaya sentripetal tambahan,
- Penjelasan yang diturunkan dari prinsip-prinsip dasar tentang alasan mengapa materi gelap tidak memiliki interaksi elektromagnetik,
- Gravitasi tolak memastikan distribusi yang hampir merata dan interaksi yang lebih rendah dari materi gelap,
- efek lensa gravitasi,
- percepatan perluasan alam semesta dapat dijelaskan dengan massa negatif.
Referensi
- ^ a b c Blog, The Physics arXiv (2014-07-21). "Cosmologists Prove Negative Mass Can Exist In Our Universe". Medium (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-11-17.
- ^ a b "Bizarre 'dark fluid' with negative mass could dominate the universe – what my research suggests". theconversation.com. Diakses tanggal 2020-11-17.
- ^ "Physicists create 'negative mass'". phys.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-11-17.
- ^ a b "Negative mass particles forged in new laser device". New Atlas (dalam bahasa Inggris). 2018-01-08. Diakses tanggal 2020-11-17.
- ^ "Physicists observe 'negative mass'". BBC News (dalam bahasa Inggris). 2017-04-19. Diakses tanggal 2020-11-17.
- ^ "To Disperse, or To Not Disperse: Debating "Negative Mass"". www.aps.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-11-17.
- ^ Khamehchi, M. A.; Hossain, Khalid; Mossman, M. E.; Zhang, Yongping; Busch, Th.; Forbes, Michael McNeil; Engels, P. (2017-04-10). "Negative-Mass Hydrodynamics in a Spin-Orbit--Coupled Bose-Einstein Condensate". Physical Review Letters. 118 (15): 155301. doi:10.1103/PhysRevLett.118.155301.
- ^ "ResearchGate". ResearchGate (dalam bahasa Inggris). doi:10.13140/rg.2.2.28806.68161/3. Diakses tanggal 2020-11-17.