Экзотическая материя

Физический термин для обозначения множественных концепций

Существует несколько предполагаемых типов экзотической материи :

• Гипотетические частицы и состояния материи, которые еще не были обнаружены, но свойства которых были бы в рамках общепринятой физики, если бы они были обнаружены.
• Несколько частиц, существование которых подтверждено экспериментально, предположительно являются экзотическими адронами и входят в Стандартную модель .
• Состояния материи , которые встречаются нечасто, такие как конденсаты Бозе-Эйнштейна , фермионные конденсаты , ядерная материя , квантовая спиновая жидкость , струнно-сетчатая жидкость , сверхкритическая жидкость , конденсат цветного стекла , кварк-глюонная плазма , ридберговское вещество , ридберговское полярон , фотонная материя , вигнеровский кристалл , ^[1] сверхтекучая жидкость и временной кристалл , свойства которых полностью находятся в сфере общепринятой физики.
• Формы материи, которые плохо изучены, такие как темная материя и зеркальная материя .
• Обычное вещество, которое при воздействии высокого давления может кардинально изменить свои физические или химические свойства.
• Вырожденная материя
• Экзотические атомы

Отрицательная масса

Отрицательная масса будет обладать некоторыми странными свойствами, такими как ускорение в направлении, противоположном приложенной силе . Несмотря на то, что она не соответствует ожидаемому поведению «нормальной» материи, отрицательная масса математически последовательна и не вносит никаких нарушений в закон сохранения импульса или энергии . Она используется в некоторых спекулятивных теориях, таких как построение искусственных червоточин и двигатель Алькубьерре . Ближайшим известным реальным представителем такой экзотической материи является область плотности псевдоотрицательного давления, создаваемая эффектом Казимира .

Комплексная масса

Гипотетическая частица с комплексной массой покоя всегда будет двигаться быстрее скорости света . Такие частицы называются тахионами . Существование тахионов не подтверждено.

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

Если масса покоя комплексная, это подразумевает, что знаменатель является комплексным, поскольку полная энергия наблюдаема и, таким образом, должна быть действительной . Следовательно, величина под квадратным корнем должна быть отрицательной, что может произойти только в том случае, если v больше c . Как отметили Грегори Бенфорд и др., специальная теория относительности подразумевает, что тахионы, если бы они существовали, могли бы использоваться для связи назад во времени ^[2] (см. тахионный антителефон ). Поскольку путешествие во времени считается нефизическим, физики полагают, что тахионы либо не существуют, либо неспособны взаимодействовать с обычной материей. ${\displaystyle m}$

В квантовой теории поля комплексная масса должна вызывать конденсацию тахионов .

Материалы под высоким давлением

При высоком давлении такие материалы, как хлорид натрия (NaCl), в присутствии избытка хлора или натрия превращались в соединения, «запрещенные» классической химией, такие как Na
₃Cl и NaCl
₃. Квантово-механические расчеты предсказывают возможность существования других соединений, таких как NaCl.
₇, На
₃Кл
₂и На
₂Cl . Материалы термодинамически стабильны при высоких давлениях. Такие соединения могут существовать в природных средах, которые существуют при высоком давлении, таких как глубокий океан или внутри планетарных ядер . Материалы обладают потенциально полезными свойствами. Например, Na
₃Cl — это двумерный металл, состоящий из слоев чистого натрия и соли, который может проводить электричество. Слои соли действуют как изоляторы, а слои натрия действуют как проводники. ^{[3] [4]}

Смотрите также

• Антиматерия  – материал, состоящий из античастиц соответствующих частиц обычной материи.
• Темная энергия  – энергия, движущая ускоренное расширение Вселенной.
• Темная материя  – Концепция в космологии
• Гравитационное взаимодействие антиматерии  – Теория гравитации антиматерии
• Зеркальная материя  – гипотетический аналог обычной материи
• Отрицательная энергия  – Понятие в физике
• Отрицательная масса  – Концепция в физических моделях
• Материя КХД  – Гипотетические фазы материи
• Странная материя  – вырожденная материя, созданная из странных кварков.

Ссылки

1. Цуй, Йен-Чен; Хэ, Минхао; Ху, Ювэнь; Лейк, Итан; Ван, Тайге; Ватанабэ, Кэндзи; Танигучи, Такаши; Залетель, Майкл П.; Яздани, Али (10 апреля 2024 г.). «Прямое наблюдение кристалла Вигнера, индуцированного магнитным полем». Nature . 628 (8007): 287–292. arXiv : 2312.11632 . doi :10.1038/s41586-024-07212-7. ISSN  1476-4687.
2. GA Benford; DL Book; WA Newcomb (1970). «Тахионный антителефон». Physical Review D. 2 ( 2): 263. Bibcode : 1970PhRvD...2..263B. doi : 10.1103/PhysRevD.2.263.
3. «Ученые превращают поваренную соль в запрещенные соединения, которые нарушают правила учебников». Gizmag.com. 21 января 2014 г. Архивировано из оригинала 22 января 2014 г. Получено 21 января 2014 г.
4. Чжан, В.; Оганов А.Р.; Гончаров А.Ф.; Чжу, К.; Бульфельфель, SE; Ляхов, АО; Ставру, Э.; Сомаязулу, М.; Прокопенко В.Б.; Конопкова, З. (2013). «Неожиданная стабильная стехиометрия хлоридов натрия». Наука . 342 (6165): 1502–1505. arXiv : 1310.7674 . Бибкод : 2013Sci...342.1502Z. дои : 10.1126/science.1244989. PMID  24357316. S2CID  15298372.

Внешние ссылки

• Экзотическая материя и отрицательная энергия на YouTube
• Загадка Антиматерии на YouTube