Гравитационное притяжение между положительными массами, отрицательными массами, а также между положительной и отрицательной массами. Последний случай представляет собой неуправляемое движение положительной и отрицательной масс, приводящее к образованию связанного объекта
В отличие от электрического заряда, насколько нам известно, вся масса во Вселенной строго положительна, а положительные массы притягиваются друг к другу. В новой статье в журнале Physics of the Dark Universe Синъити Нодзири из Японии и С. Д. Одинцов из Испании подробнее исследуют возможность существования объектов с отрицательной массой (negative mass objects, NMO) и приходят к выводу, что эта идея может быть не настолько экзотической, как принято считать. С помощью теоретических методов они показывают, что отрицательная масса «не всегда приводит к каким‑либо противоречиям».
Авторы начинают с замечания, что пузырёк в воде фактически ведёт себя как объект с отрицательной массой: «Пузырёк ведёт себя так, словно имеет отрицательную массу, поскольку окружающая его вода падает под действием гравитации». Затем они рассматривают мир с положительной точечной массой, например компактной звездой, находящейся в «жидкости» с отрицательным давлением, подобной тёмной энергии, и с отрицательной космологической постоянной.
Исследователи утверждают, что из‑за отрицательного давления положительная точечная масса вытесняет жидкость. Поэтому должны возникать стабильные области с отрицательной плотностью энергии. Упрощённая версия уравнений гравитации Эйнштейна, которая лишь на шаг сложнее ньютоновского закона всемирного тяготения, показывает, что NMO будет оказывать отталкивающее воздействие на объект с положительной массой. Принцип эквивалентности Эйнштейна означает, что NMO также обладает отрицательной инерционной массой, той самой массой, которая входит в уравнение F=ma.
Авторы также рассматривают так называемую модифицированную гравитацию с условиями, вдохновлёнными теорией струн. Возникающее пространство‑время действует как рассеивающая гравитационная линза: луч света движется вокруг NMO по гиперболической траектории из‑за отталкивающей силы, в отличие от общей теории относительности, где свет звезды отклоняется в сторону массивного объекта. Инерционная масса отрицательна, поэтому между объектом с положительной массой и NMO возникает сила притяжения. Два чистых NMO будут отталкиваться друг от друга.
Но можно ли вообще обнаружить объекты с отрицательной массой? В одном из расчётов авторов плотность области или объекта с отрицательной массой должна быть достаточно большой — в одном из расчётных сценариев она превышает 10¹⁸ кг/м³, что примерно в 200 триллионов раз больше средней плотности Земли.
Однако наблюдаемым мог бы оказаться NMO, движущийся к объекту с положительной массой и тем самым экранирующий его гравитацию, или связанная система из положительной массы и NMO. «Такую систему также можно было бы наблюдать благодаря довольно необычному эффекту гравитационного линзирования», — пишут авторы. Объекты с отрицательной массой могли бы изменять джет чёрной дыры, а также влиять на столкновения нейтронных звёзд с чёрными дырами, изменяя результаты, предсказываемые общей теорией относительности и подтверждённые наблюдениями.
Источник: habr.com