مقالاتمواضيع العدد ٢١

هل من الممكن أن ترتد طلقة من مسدس وتقتل صاحبها؟ الكتلة السالبة!

الجواب: من الممكن حدوث ذلك نظرياً إذا كانت الرصاصة مصنوعة من الكتلة السالبة، فما هي الكتلة السالبة؟

حيث تمكَّن فيزيائيون بقيادة البروفيسور بيتر انجلز استاذ علم الفلك من جامعة (ولاية واشنطن) من صنع مائع ذو كتلة سالبة، نعم كتلة سالبة، أي إذا دفعته إلى الأمام.. سيرتدُّ للخلف!، مخالفاً بذلك تصرف جميع الأجسام التي نعرفها.

اعلانات جوجل

أولاً: ما هي الكتلة؟

تعرف الكتلة على إنها مقدار ما يحتويه الجسم من مادة (matter). هناك نوعين من الكتلة، أو على وجه التحديد، طريقتين لقياس الكتلة، ولكل طريقة مفهومها الخاص:

1- كتلة القصور (inertial mass): هي مقياس للقصور الذاتي للجسم ومقاومته لتغيير حالته من الحركة (من الحركة إلى السكون أو من السكون إلى الحركة) وهي الكتلة التي تظهر في قانون نيوتن الثاني F=ma:  

2- كتلة الجاذبية (gravitational mass): وهي تمثُّل مقدار تأثر الجسم بمجال الجاذبية، حسب قانون الجذب تعطى قوة التجاذب بين كتلتين بالعلاقة (F=G(m1m2/r2.  على سبيل المثال؛ إذا سقط جسم ما على سطح القمر سقوطا حراً، فإنه يتأثر بمجال جاذبية ضعيف نسيباً، لذا فإن تسارعه (acceleration) سيكون أقل من تسارعه إذا سقط نفس الجسم على سطح الأرض، لأن مجال جاذبية الأرض أكبر من مجال جاذبية القمر.

تفترض النسبية العامة أنَّ هاتين الكتلتين متساويتين، ولكن لم يتم التحقق من هذا الافتراض في تجربة عملية.

إذن فإن الكتلة السالبة ممكن أن توجد في إحدى الصورتين: إما كتلة القصور أو كتلة الجاذبية.

لو كانت كتلة الجاذبية سالبة، فسوف نشاهد تنافر بين كتلتين (أي مثلاً كلما اقتربت من الهاتف ابتعد عنك) وذلك لم نشهده من قبل في تجربة عملية، ولكنه “نظرياً” ممكن.

أما إذا كانت كتلة القصور (inertial mass) سالبة، فسوف تحدث جميع المتناقضات، سيتحرك الجسم في الاتجاه المعاكس لاتجاه القوة المسببة لحركته، وستنشأ طاقة حركة سالبة (negative kinetic energy) ومعنى ذلك أنه كلما تحرك جسم كتلته سالبة أسرع، كلما كانت طاقة حركته أقل!

نعود إلى الدراسة:

اعلانات جوجل

نظرياً يمكن للمادة أن تمتلك كتلة سالبة تماماً كما أنه ممكن للشحنة الكهربية أن تكون موجبة أو سالبة، ولكن نادراً ما يفكر الناس بهذه الطريقة. لأن كل الأجسام التي نتعامل معها كتلتها موجبة، فهي تتحرك في اتجاه القوة المؤثرة عليها.

هيّأ العلماء ظروف خاصة لصنع هذه الكتلة، حيث قاموا بتبريد ذرات روبيديوم إلى درجة حرارة قريبة للغاية من الصفر المطلق، فتكوّن بذلك ما يعرف بتكاثف بوز-أينشتاين (Bose-Einstein condensate) وفي هذه الحالة، تتحرك الجسيمات ببطء شديد وتتصرف مثل الموجات، ولهذا التكاثف أيضاً خاصية الميوعة الفائقة، أي أنه يتحرك دون أن يفقد طاقة.

استخدم العلماء في هذه التجربة ضوء الليزر للوصول بذرات الروبيديوم إلى درجة الحرارة التي تقترب من الصفر المطلق، عن طريق استخدام الليزر لإبطاء حركة الجسيمات، وبذلك تقل درجة حرارتها، ثم السماح للجسيمات الأسخن والأعلى طاقة بالخروج وبذلك تقل درجة الحرارة أكثر وأكثر، إلى أنْ يتم تبريدها تماماً.

أضواء الليزر الآن تحاصر ذرات الروبيديوم كأنها في وعاء عرضه أقل من 100 ميكرو متر، حتى هذه اللحظة، الروبيديوم له كتلة عادية، لكن مع كسر هذا الوعاء ستتفرق جسيمات الروبيديوم وتنتشر بسرعة، كأن الروبيديوم المتمركز في وسط الوعاء يدفع بالجسيمات من حوله.

هل من الممكن أن ترتد طلقة من مسدس وتقتل صاحبها؟لصنع الكتلة السالبة، استخدم الباحثون مجموعة أخرى من ضوء الليزر لدفع ذرات الروبيديوم ذهاباً وإياباً، ولتغيير اتجاه دورانها، حتى تكون سرعة انتشار الروبيديوم كافية، حينئذ يتصرف كأن له كتلة سالبة، بمجرد أن تدفعه إلى الأمام يعود إلى الخلف، يقول أحد المشاركين في التجربة: “يبدو أن الروبيديوم يصطدم في حاجز خفي”.

أخيراً، الأسلوب المتبع في هذه التجربة وذلك التحكم الدقيق سيساهم في إجراء تجارب أخرى لدراسة نظريات في الفيزياء.

اعلانات جوجل

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

Top online courses in Design
زر الذهاب إلى الأعلى