Objecten die uit materie bestaan hebben de eigenschap „massa“. Zelfs elementaire deeltjes zonder rustmassa hebben een massa door hun energie. Ze reageren dan op de normale manier als er een kracht op wordt uitgeoefend. Maar bij een exotische „negatieve massa“ doen ze het tegengestelde van wat je zou verwachten.

Onderzoekers van de University of Rochester zijn er nu in geslaagd om deeltjes met een negatieve massa te creëren in een halfgeleiderlaag zo dik als een atoom. Volgens Nick Vamivakas van het Rochester Institute of Optics is dat interessant, want met het ontwikkelde apparaat kunnen ze laserlicht opwekken met een incrementeel kleine hoeveelheid energie.

Het apparaat bestaat uit twee spiegels, die een optische microcaviteit vormen waarin, afhankelijk van de afstand tussen de spiegels, licht van verschillende kleuren van het spectrum kunnen worden ingesloten. In de microcaviteit is een molybdeen-diselenide-halfgeleider geplaatst, die door wisselwerking met het ingesloten licht, kleine deeltjes met de naam excitonen met de fotonen van het licht combineert tot polaritonen. Dat zijn de deeltjes die een negatieve massa hebben. Als we proberen om ze te bewegen, gaan ze de andere kant op, dan je zou verwachten.

Hoewel praktische toepassingen voorlopig nog niet aan de orde zijn, doet het lab al onderzoek aan verschillende aspecten:
• Substraat voor de fabricage van lasers: vanwege de polaritonen zou een laser helemaal anders kunnen werken dan tot nu toe gebruikelijk, want het systeem begint al bij een veel kleinere hoeveelheid toegevoerde energie te laseren.
• De natuurkunde van negatieve massa’s: het gedrag van polaritonen onder invloed van elektrische velden en uitwendige krachten moet nauwkeuriger worden onderzocht.

S. Dhara et al. hebben in het vakblad Nature Physics een artikel over dit onderzoek gepubliceerd onder de titel Anomalous dispersion of microcavity trion-polaritons.