如何看待美國研究者推出負質量超流體成果？

知乎資訊的推送，如圖。

我的專業是光學，我對等效參數理論比較熟悉。因為，在超材料、光子晶體的研究中，就經常用等效參數概念，比如通過構造特殊的人工結構得到負磁導率、負折射率等。所以我覺得這個工作的思想跟超材料、光子晶體等是一致的。

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在該研究中，來自美國華盛頓州立大學的科學家，通過控制色散關係，在玻色–愛因斯坦凝聚中實現了等效負質量。

三個關鍵詞，色散關係、等效負質量、玻色–愛因斯坦凝聚。

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首先，什麼是色散關係？

研究光學和凝聚態物理的可能對色散關係比較熟悉，它表徵的是能量和動量的關係，並且包含介質的一些本徵參數。電磁波中的色散關係包含磁導率和介電常數等。聲波中的色散關係包含彈性模量和質量密度等。而在玻色–愛因斯坦凝聚中，其色散關係包含了質量項。所以可以通過調控色散關係，得到等效負質量。

其次，什麼是等效負質量？

負質量物體有一些很有意思的特性。根據第二牛頓定律，即F=ma，當你推動負質量物體時，它會朝你加速。

一直以來，就有科學家認為，就像電荷可正可負，質量也應該可正可負，並且負質量可能存在於蟲洞中。

這裡的等效負質量是玻色–愛因斯坦凝聚波方程中的等效負質量，銣原子本身還是正質量的。該負質量不能夠應用到其它的物理系統中，比如重力場或者E=mc^2。

實際上，在聲子超材料中，通過構造特殊微結構可以得到等效負質量密度。根據質量等於密度乘以體積，那是不是說該微結構具有負質量呢？那當然不是了。另外，在水波中，可以通過構造特殊的微結構實現等效負重力加速度，是不是讓你聯想到反重力飛船呢。

再次，什麼是玻色–愛因斯坦凝聚？

當溫度比較高時，原子的能量較高，它們會自由運動，表現為粒子的特性。

當溫度降低時，原子運動速度變慢，並且表現出波的特性。

當溫度繼續降低時，原子半徑將遠大於原子間的距離，它們整體表現為一種量子波，這種量子波被稱為玻色–愛因斯坦凝聚，也表現為超流體，即流動不消耗能量。此時，所有的原子將具有相同的量子態。由於只有玻色子才能夠分享同一量子態，所以要實現玻色–愛因斯坦凝聚，該粒子必須是玻色子，比如氦-4、銣-87原子等。值得注意的是，光子也是一種玻色子。

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搞清楚這些概念之後，我們可以看看該工作的具體內容。

科學家們首先將銣原子冷卻到接近絕對零度，產生玻色–愛因斯坦凝聚，表現為超流體。因為光子是有動量的，用光子去碰撞原子會改變原子的動量，比如加速或者減速。在實驗中，可以通過激光了減速銣原子的運動，形成銣超流體，並局域在一個直徑小於100微米的激光阱中。此時銣超流體仍然表現為正質量。

然後通過另一系列激光去衝擊銣原子，可以使銣原子在激光阱來回運動改變它的自旋。此時銣超流體會從激光阱里往外流，當流得夠快時，銣原子表現為負質量。這個過程實質上是通過改變銣原子的自旋軌道耦合，來調控超流體的色散關係。

圖1、 銣超流體的色散關係和等效質量。橫坐標表示動量，縱坐標表示能量。實線表示色散關係。虛線表示等效質量。陰影區為負質量區。

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反向質量，比較準確一點。

和負能量之類的，壓根沒關係。

負質量，真的有點歧義，定義不準確。

超流體能信, 超流動性+ 浸潤表面能;

負質量, 要麼引力, 要麼電磁力, 應該是4種基本作用之一.

負質量和超流體加在一起, 如果沒有表面張力的作用的話,

那麼應該是引力, 用一個公斤級的物體, 通過公式F=GMm/r2, 近距離作用在超流體上面, 由於粘性為0, 在真空無重力作用下, 可能是你推它, 反而反向流動.

也只能這麼猜了. 至於誰給起了個這麼顛覆的名字, 要看文獻, 英文還是什麼文的原文是什麼?

電子的有效質量在能帶底還是負的呢 ！

有的時候為了簡化計算，會引入等效質量這個概念，此質量非彼質量。