ეგზოტიკური მატერია

ეგზოტიკური მატერია ფიზიკაში — მატერია რომელიც განსხვავდება ჩვეულებრივი მატერიისგან და აქვს ეგზოტიკური პროპორციები, ეგზოტიკური მატერია არ შედგება სუბატომური ნაწილაკებისგან (პროტონები, ელექტრონები და ნეიტრონები). გააჩნია ნეგატიური მასა (-m).

ტიპები

არსებობს ეგზოტიკური მატერიის სხვადასხვა ტიპები.

• ჰიპერთეორიული ნაწილაკი რომელიც არღვევს ფიზიკის ჩვენთვის ცნობილ კანონებს და აქვს ნეგატიური მასა
• ჰიპერთეორიული ნაწილაკები რომლებიც არ არის აღმოჩენილი მაგრამ თუ არსებობს ის იქნება მოქცეული ფიზიკის კანონების საზღვრებში და არ დაარღვევს მათ.
• რამდენიმე ნაწილაკის ერთობლიობა რომლების არსებობაც პრაქტიკულად დამტკიცებულია.
• მატერიის ფორმა რომელიც იშვიათად გვხვდება (მაგალითად: ბოსე-აინშტეინის კონდენსანტი).
• მატერიის ფორმა რომელიც არ არის გამოკვლეული: შავი მატერია და სარკისებრი მატერია.
• ეგზოტიკური ატომი.

ნეგატიური მასა

ნეგატიურ მასას აქვს უცნაური პროპორციები, როგორიცაა მაგალითად აჩქარება ძალის მოქმედების საპირისპირო მიმართულებით. მიუხედავად უცნაური მახასიათებლებისა უარყოფითი მასა მათემატიკურად თანმიმდევრულია და არ იწვევს ენერგიის კონსერვაციის დარღვევას. იგი გამოიყენება გარკვეულ სპეკულაციურ თეორიებში, როგორიცაა ხელოვნური ჭიის ხვრელების მშენებლობაში. მას კაზმირის ეფექტი გამოიმუშავებს.

მასა-ენერგიის ტოლობაზე დაყრდნობით, მასა $m$ არის პროპორციული ენერგიისა $E$ და პროპორციულობის კოეფიციენტია $c^{2}$. რეალურად, $m$ ისევ არის ტოლი $E$-ის და კოეფიციენტიც განსხვავებულია. ამ შემთხვევაში არ არის საჭირო ნეგატიური ენერგია რადგან მასა შეიძლება მაშინაც იყოს ნეგატიური თუ ენერგია დადებითია.

$E=-mc^{2}>0$

$m=-{\frac {E}{c^{2}}}<0$

გაურკვეველი ვითარების დროს，

$dE=Fds={\frac {dp}{dt}}ds={\frac {ds}{dt}}dp=vdp=vd(mv)$

$-c^{2}dm=vd(mv)$

$-c^{2}(2m)dm=2mvd(mv)$

$-c^{2}d(m^{2})=d(m^{2}v^{2})$

$-m^{2}c^{2}=m^{2}v^{2}+C$

როდესაც $v=0$,

$C=-m_{0}^{2}c^{2}$

შესაბამისად,

$-m^{2}c^{2}=m^{2}v^{2}-m_{0}^{2}c^{2}$

$m={m_{0} \over {\sqrt {1+\displaystyle {v^{2} \over c^{2}}}}}$

როდესაც $m_{0}<0$ ის არის გარდამავალი მასა და გარდამავალი ენერგია რაც უდრის $E_{0}=-m_{0}c^{2}>0$. კუბური მასა და ნაწილაკები კვლავ პოზიტიურია.

მას შემდეგ რაც $m={m_{0} \over {\sqrt {1+\displaystyle {v^{2} \over c^{2}}}}}<0$,

$p=mv={m_{0}v \over {\sqrt {1+\displaystyle {v^{2} \over c^{2}}}}}<0$

ნეგატიური მომენტით ხსნიან ნეგატიურ რეფრაქციას და ჩერენკოვის შებრუნებულ ეფექტს ნეგატიური ინდექსის მეტამატერიალებში დაკვირვებისას. რადიოაქტიური წნევა მეტამატერიალებში ასევე უარყოფითია რადგან ძალა გადანაწილდება როგორც $F={\frac {dp}{dt}}$. ნეგატიური წნევა არსებობს ბნელ მატერიაშიც. ზემოთ ხსენებული ტოლობების გამოყენებით, ენერგეტიკული იმპულსი შეიძლება იყოს:

$E^{2}=-p^{2}c^{2}+m_{0}^{2}c^{4}$

პლანკი-აინშტეინის იმპულსის $E=\hbar \omega$ და დე ბროგლის იმპულსის $p=\hbar k$ გამოყენებით, ჩვენ მივიხებთ შემდეგ დისპრესიულ დამოკიდებულებას:

$\omega ^{2}=-k^{2}c^{2}+\omega _{p}^{2}$, $(E_{0}=\hbar \omega _{p}=-m_{0}c^{2}>0)$

ტალღა რომელის ენერგეტიკული იმპულსი არის $E^{2}=-p^{2}c^{2}+m_{0}^{2}c^{4}$ შეიძლება აღფრთოვანდეს ნეგატიური ინდექსის მქონე მეამატერიალში. ასეთი ნაწილაკების სიჩქარე უდრის:

$v=c{\sqrt {{\frac {E_{0}^{2}}{E^{2}}}-1}}=c{\sqrt {{\frac {\omega _{p}^{2}}{\omega ^{2}}}-1}}$

და მისი დიაპაზონია ნულიდან უსასრულობამდეა.

${\frac {\omega _{p}^{2}}{\omega ^{2}}}<2$, $v<c$

${\frac {\omega _{p}^{2}}{\omega ^{2}}}>2$, $v>c$

ასევე კინეტიკური ენერგიაც ნეგატიურია

$E_{k}=E-E_{0}=-mc^{2}-(-m_{0}c^{2})=-{m_{0}c^{2} \over {\sqrt {1+\displaystyle {v^{2} \over c^{2}}}}}+m_{0}c^{2}=m_{0}c^{2}(1-{1 \over {\sqrt {1+\displaystyle {v^{2} \over c^{2}}}}})<0$, $(m_{0}<0)$

ზოგადად, ნეგატიური კინეტიკური ენერგია არსებობს ბნელი ენერგიის დამახასიათებელ ზოგ მოდელებში რომლის წნევაც არის უარყოფითი.

კომპლექსური მასა

ჰიპერთეორიული ნაწილაკი კომპლექსით ყოველთვის იმოძრავებს სინათლი . ასეთ ნაწილაკებს ტაჩიონები ეწოდებათ, არ არსებობს მათი არსებობის დამადასტურებელი ფაქტორები.

$E={\frac {m\cdot c^{2}}{\sqrt {1-{\frac {\left|\mathbf {v} \right|^{2}}{c^{2}}}}}}$

იხილეთ აგრეთვე

• ანტიმატერია
• ბნელი მატერია
• ბნელი ენერგია
• ნეგატიური მასა
• ნეგატიური ენერგია
• სარკისებრი მატერია

რესურსები ინტერნეტში

• Exotic Matter and Negative Energy YouTube-ზე
• The Riddle of AntiMatter YouTube-ზე