米ワシントン州立大学は10日(現地時間)、負の質量を持つ物質の生成に成功したと発表した。

正の電荷と負の電荷があるように、理論的には質量についても負の値を取り得る。だが、通常、この宇宙に存在する物質はすべてゼロ以上の質量を持つ。ニュートンの運動第2法則から、通常の物質は、押される(力が加わる)と前進(加速)するが、負の質量を持つ物質があったとすると、それは押されると手前に動くという奇妙な性質を持つと考えられている。

今回の実験でワシントン州立大学は、まずルビジウム原子をレーザーを使って捕獲し、温度をほぼ絶対零度にまで引き下げた。この状態では、粒子の動きは極めて遅くなり、量子力学の法則にしたがい、粒子も波のように振る舞う。また、複数の粒子が同期し、同調して動き、エネルギーを失わずに流れることができる「超流動体」状態となる。

レーザーに捕獲された原子は、100μm程度の大きさの器に入れられた状態となっているが、まだこの時点では通常の質量を持っており、レーザーでの捕獲を止めると、ルビジウム原子は外方向へと飛び出す。

そこで、もう1つのレーザーを使い、ルビジウム原子を前後に"蹴り"、回転軸を変化させると、ルビジウム原子が十分高速に外方向へ飛び出すさいに、見えない壁に跳ね返るように、負の質量を持った振る舞いをする様子が確認されたという。

負の質量の生成成功確率はまだ低いが、この現象を研究することで、宇宙のより深淵を探ることができると研究者らは考えている。