Учени предполагат, че фононите може да имат маса и може би негативна гравитация

Трима физици от Колумбийския университет (Columbia University) предизвикаха вниманието на научната общност с нова теория за фононите: те предполагат, че тези частици може да имат негативна маса и по тази причина – негативна гравитация.

Анджело Еспосито, Рафаел Кричевски и Алберто Николис публикуваха статия с разяснения на теорията, включително необходимите математически изчисления в предпечатния сървър xrXiv.

Повечето теории описват звуковите вълни по-скоро като колективно събитие, отколкото като нещо физическо. На тях се гледа като на движение на молекули, които се удрят една в друга подобно на топките върху билярдна маса, при което енергията от едната се пренася върху другата и т.н. – всяко движение в една посока се компенсира от движение в обратна посока. В такъв модел звукът няма маса и съответно не се влияе от гравитация. Но може да има още. В тяхната статия учените твърдят, че настоящата теория не обяснява напълно всичко, което се наблюдава.

В последните години физиците използват думата „фонон“, за да опишат поведението на звуковите вълни в микромащаб. Фононът описва начина, по който звуковите вибрации предизвикват сложно взаимодействие с молекули, които позволяват звукът да се разпространява. Терминът е полезен, защото позволява към звука да се приложат принципи, които преди това се прилагаха към поведението на действителните частици.

Никой обаче не смяташе, че фононите в действителност може да са частици, което означава също, че те не трябва да имат маса. В своята теория тримата физици предполагат, че фононите може да имат отрицателна маса и по тази причина може да имат отрицателна гравитация.

За да илюстрират как е възможно това, учените използват контейнер пълен с течност. В чаша с вода водните частици са по-плътни в дъното на чашата отколкото тези на повърхността, защото гравитацията ги дърпа надолу. В същото време обаче е известно, че звукът се движи по-бързо в по-плътен материал. Какво се случва с фонона, когато срещне тази разлика? Учените предполагат, че той се отклонява нагоре, изпитвайки качествата на негативната гравитация. Те смятат още, че същото нещо може да се случва със звука във въздуха около нас, което води до лекото му повишаване. Тримата си дават сметка, че това повишаване е твърде малко, за да може да бъде измерено с наличната към днешна дата техника, но динамиката в развитието на технологиите може някой ден да докаже верността на тяхната теория.

Прочетете оригиналната публикация във Phys.org. Благодарности и на Ваклин Найденов.