Κοινή έρευνα του Πανεπιστημίου Queen Mary του Λονδίνου, του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ και του Ινστιτούτου Φυσικής Υψηλής Πίεσης στην Τρόιτσκα ανακάλυψε τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα του ήχου.
Το αποτέλεσμα είναι περίπου 36 χλμ. ανά δευτερόλεπτο - περίπου διπλάσια από την ταχύτητα του ήχου στο διαμάντι, το σκληρότερο γνωστό υλικό στον κόσμο.
Τα κύματα, όπως τα ηχητικά κύματα ή τα κύματα φωτός, είναι διαταραχές που μεταφέρουν ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο. Τα ηχητικά κύματα μπορούν να ταξιδεύουν μέσω διαφορετικών μέσων, όπως ο αέρας ή το νερό, και να ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες ανάλογα με το τι διανύουν. Για παράδειγμα, ταξιδεύουν πολύ πιο γρήγορα μέσω στερεών παρά μέσω υγρών ή αερίων, επομένως μπορείτε να ακούσετε ένα τρένο που πλησιάζει πολύ πιο γρήγορα αν ακούσετε τον ήχο που ταξιδεύει κατά μήκος των σιδηροτροχιών παρά μέσω του αέρα.
Η ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν θέτει ένα απόλυτο όριο στην ταχύτητα με την οποία μπορεί να ταξιδέψει ένα κύμα, το οποίο είναι ίσο με την ταχύτητα του φωτός και ίσο με περίπου 300 km ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, μέχρι τώρα δεν ήταν γνωστό εάν τα ηχητικά κύματα έχουν ανώτατο όριο ταχύτητας όταν ταξιδεύουν μέσα από στερεά ή υγρά.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Advances, δείχνει ότι η πρόβλεψη του ανώτερου ορίου της ταχύτητας του ήχου εξαρτάται από δύο αδιάστατες θεμελιώδεις σταθερές: τη σταθερή λεπτή δομή και τον λόγο μάζας του πρωτονίου προς το ηλεκτρόνιο.
Οι επιστήμονες δοκίμασαν τη θεωρητική τους πρόβλεψη σε ένα ευρύ φάσμα υλικών και εξέτασαν μια συγκεκριμένη πρόβλεψη της θεωρίας τους, η οποία είναι ότι η ταχύτητα του ήχου πρέπει να μειώνεται με την ατομική μάζα. Αυτή η προφητεία υπονοεί ότι ο ήχος είναι ταχύτερος στο στερεό ατομικό υδρογόνο. Ωστόσο, το υδρογόνο είναι ένα στερεό με πολύ υψηλή πίεση, που ξεπερνά το 1 εκατομμύριο ατμόσφαιρες, πίεση συγκρίσιμη με αυτή στον πυρήνα γιγάντων αερίων όπως ο Δίας. Σε αυτές τις πιέσεις, το υδρογόνο γίνεται ένα περίεργο μεταλλικό στερεό που άγει ηλεκτρισμό με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως ο χαλκός και προβλέπεται ότι είναι υπεραγωγός σε θερμοκρασία δωματίου. Έτσι, οι ερευνητές πραγματοποίησαν υπερσύγχρονους κβαντομηχανικούς υπολογισμούς για να δοκιμάσουν αυτήν την πρόβλεψη και διαπίστωσαν ότι η ταχύτητα του ήχου στο στερεό ατομικό υδρογόνο είναι κοντά στο θεωρητικό θεμελιώδες όριο.
Ο καθηγητής Chris Pickard, Καθηγητής Επιστήμης Υλικών στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, δήλωσε: «Τα ηχητικά κύματα στα στερεά είναι πολύ σημαντικά σε πολλούς τομείς της επιστήμης. Για παράδειγμα, οι σεισμολόγοι χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα που προκαλούνται από σεισμούς βαθιά μέσα στη Γη για να κατανοήσουν τη φύση των σεισμικών επιπτώσεων, των γεγονότων και των ιδιοτήτων της σύνθεσης της Γης. Ενδιαφέρουν επίσης για τους επιστήμονες υλικών, επειδή τα ηχητικά κύματα συνδέονται με σημαντικές ελαστικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας αντοχής σε φορτία».
Διαβάστε επίσης:
- Οι στρατιωτικοί σκύλοι των ΗΠΑ θα αποκτήσουν γυαλιά επαυξημένης πραγματικότητας
- Οι οθόνες smartphone του μέλλοντος μπορεί να είναι κατασκευασμένες από διαφανές ξύλο