在通常状态下，当物质被推动时，它会沿着力作用的方向运动——这意味着如果你想把某人从身边推开，用力推出去就行。但近日刊载于学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）的论文揭示，科学家们已在实验室里成功创建出“负质量”（Negative Mass）流体。不同于我们的日常体验，向负质量流体施加推力时，它会向反方向加速——也就是说推它不前进反而会后退。
这种现象很少能在实验室环境下实现，它有助于探索宇宙中悬而未决的基本物理概念。
就像电荷有正有负一样，理论物理学家们早已假设质量也存在正负之分。但我们的感官系统所体验的全部是正质量物体，都符合牛顿第二运动定律（Newton's second law of motion），即物体的加速度与所受的净力成正比，而与质量成反比，物体的加速度与净力同方向。
为了创建出负质量的物体，由美国华盛顿州立大学（WSU）物理系教授 Peter Engels 领衔，联同中国与日本的物理学家，在实验室里将铷（Rubidium）原子冷却到接近绝对零度（−273.15℃），使其达至所谓“玻色–爱因斯坦凝态”（Bose-Einstein）。在这种物质状态下，粒子移动将非常缓慢，并会遵循量子力学原理像波浪一样运动；此外，此状态下粒子还会像所谓的超流体（Superfluidity）一样整体同步移动，且不会损失能量。
随后，研究人员使用一组激光器减缓粒子的运动速度，同时允许带有热量与高能量的粒子像蒸汽一样逃逸，从而使材料进一步冷却，并将其囚禁在一个直径小于100微米的碗状场里。不过在此时，铷原子流体仍然具有正常的质量。
为了创建出负质量，研究人员使用第二组激光器来回击打铷原子，以使其改变自转的方向；最终，当铷原子从碗状场里“逃离”时，如果速度足够快，就会呈现出负质量状态。华盛顿州立大学（WSU）助理教授、论文作者之一 Michael Forbes 说：“此时一旦推它，它就会往施力方向加速倒退，就像撞上了一堵看不见的墙。”
研究人员声称他们采用的技术避免了以往类似尝试中存在的根本缺陷。Forbes 强调说：“透过精确的掌控，这是我们首次在实验室环境下实现了负质量，而且有效地排除了其他因素的干扰。”
而在高度可控的实验室环境下实现负质量形态，或许也为探索例如中子星、黑洞与暗能量等无法进行实地研究的宇宙现象，提供了一种新的可能性。Forbes 就认为：“它可以提供另一个环境，用于研究非常特殊的基本物理现象。”
负质量
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来源：BBC、RT、ScienceDaily、华盛顿州立大学