Atomphysik Forscher erzeugen negative Masse

Objekte fallen zu Boden, ihre Massen ziehen sich gegenseitig an. Eine neue Entdeckung verkehrt diesen Grundsatz der Alltagswelt ins Gegenteil: Forscher haben negative Masse erzeugt - sie verhält sich vollkommen anders.

Wer herausfinden möchte, ob ein Gegenstand in seiner Umgebung eine negative Masse hat, muss ihn anstupsen. Bewegt sich das Objekt in die Richtung, in die es geschubst wurde, ist der Fall klar: Der Körper hat eine positive Masse.

Das Experiment lässt sich beliebig oft wiederholen, mit jeder Flüssigkeit und jedem Körper. Alle Stoffe werden sich gleich verhalten. Es sei denn, es sind ein Physik-Labor mit Lasern und Rubidium-Atome zur Hand.

Diese Requisiten haben Wissenschaftler der University of Washington benutzt, um negative Masse herzustellen. Wird sie berührt, bewegt sich negative Masse nicht in die Richtung, in die sie geschubst wurde, sondern genau in die entgegensetzte. Die Masse beschleunigt rückwärts, wie die Forscher im Fachblatt "Physical Review"  berichten.

Um die negative Masse herzustellen, kühlten die Forscher Rubidium-Atome mithilfe von Lasern ab, auf wenige Bruchteile eines Grades über dem absoluten Nullpunkt von Minus 273,15 Grad Celsius.

In der Falle

Bei den extrem kalten Temperaturen nehmen Atome einen Aggregatzustand an, der als Bose-Einstein-Kondensat bekannt ist. Materie verhält sich in dem Zustand weniger wie einzelne Teilchen, sondern lässt sich wie eine Welle beschreiben.

Das erzeugte Bose-Einstein-Kondensat besitzt eine normale, positive Masse. Wird es aus seiner Laser-Falle entlassen, würde es nach außen strömen wie Wasser aus einer zerbrochenen Schale, berichten die Forscher. Um negative Masse zu erzeugen, benutzten sie weitere Laser, die die Atome durchschüttelten und ihre Bewegung veränderten; Experten sprechen von Spin-Bahn-Kopplung.

"Unsichtbare Mauer"

Danach verhielten sich die Rubidium-Atome so, als hätten sie eine negative Masse. Wird die Laserfalle aufgebrochen, breiten sich die Atome nicht aus, sondern bewegen sich rückwärts. "Es sieht aus, als wenn das Rubidium gegen eine unsichtbare Mauer stoßen würde", sagte Michael Forbes, der an der Studie mitgearbeitet hat.

Die Forscher vermuten, dass negative Masse auch natürlich vorkommen kann. Allerdings nur unter extremen Bedingungen wie in Neutronensternen oder Schwarzen Löchern und vielleicht sogar bei der rätselhaften Dunklen Energie.

Mit der neuen Methode habe man erstmals Kontrolle über die negative Masse, so die Physiker. Gleichzeitig bestätige das Experiment vorherige Erkenntnisse über Atome unter vergleichbaren Bedingungen. "Unser Ansatz liefert eine weitere Möglichkeit, dieses fundamentale und sehr seltsame Phänomen zu untersuchen", meint Forbes.

koe
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