Teilchen mit negativer Masse?

15. Januar 2018, 15:33 Uhr
Teilchen mit negativer Masse durch Licht.
Bild: Michael Osadciw / University of Rochester
Teilchen mit negativer Masse durch Licht.
Bild: Michael Osadciw / University of Rochester
Objekte aus Materie haben die Eigenschaft „Masse“ – selbst Elementarteilchen ohne Ruhemasse, durch ihre Energie. Auf eine Kraft reagieren sie dann auf normale Weise. Doch bei exotischer „negativer Masse“ machen sie das Gegenteil dessen, was man erwarten würde.

Forscher der University of Rochester gelang nun die Erzeugung von Teilchen mit negativer Masse in einer nur atomdünnen Halbleiterschicht. Laut Nick Vamivakas vom Rochester Institute of Optics ist das physikalisch aufregend, denn das entwickelte Gerät bietet eine Möglichkeit, Laserlicht mit einer inkrementell kleinen Menge an Energie zu erzeugen.

Die Vorrichtung besteht aus zwei Spiegeln, die eine optische Mikrokavität erzeugen, die abhängig vom Spiegelabstand Licht in verschiedenen Farben des Spektrums eingrenzt. Ein Molybdän-Diselenid-Halbleiter wurde in der Mikrokavität so platziert, dass durch Wechselwirkung mit dem eingeschlossenen Licht kleine Teilchen namens Exzitonen mit Photonen des Lichts zu Polaritonen kombiniert wurden. Und genau dieses Teilchen weist eine negative Masse auf. Wenn man versucht, es zu bewegen, weicht es in die entgegengesetzte Richtung dessen aus, was intuitiv zu erwarten wäre.

Obwohl praktische Anwendungen noch in weiter Ferne zu sehen sind, forscht das Labor bereits an diesen Aspekten:
• Substrat zur Herstellung von Lasern: Wegen Polaritonen würde ein Laser völlig anders als herkömmliche Apparate funktionieren, denn das System beginnt schon bei viel geringerem Energieeinsatz zu lasern.
• Die Physik von negativer Masse: Genauer untersucht werden soll die Reaktion Verhalten von Polaritonen auf elektrische Felder und äußere Kräfte.

In der Fachzeitschrift Nature Physics wurde von S. Dhara et al. ein Forschungsbericht unter dem Titel Anomalous dispersion of microcavity trion-polaritons veröffentlicht.
 
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