A londoni Queen Mary Egyetem, a Cambridge-i Egyetem és a troickai Nagynyomású Fizikai Intézet közös kutatása során felfedezték a maximális hangsebességet.
Az eredmény körülbelül 36 km/másodperc – a hangsebesség körülbelül kétszerese a gyémántban, a világ legkeményebb anyagában.
A hullámok, például a hanghullámok vagy a fényhullámok olyan zavarok, amelyek az energiát egyik helyről a másikra mozgatják. A hanghullámok különböző médiumokon, például levegőn vagy vízen terjedhetnek, és eltérő sebességgel terjedhetnek attól függően, hogy min keresztül haladnak. Például sokkal gyorsabban haladnak át szilárd anyagokon, mint folyadékokon vagy gázokon, így sokkal gyorsabban hallja a közeledő vonatot, ha a sínek mentén haladó hangot hallgatja, mint a levegőben.
Einstein speciális relativitáselmélete abszolút határt szab a hullám sebességének, amely megegyezik a fénysebességgel és körülbelül 300 000 km/s. Azt azonban eddig nem lehetett tudni, hogy a hanghullámoknak van-e felső sebességhatára szilárd vagy folyékony halmazállapotú anyagokon áthaladva.
A tanulmány a Science Advan folyóiratban jelent megces, azt mutatja, hogy a hangsebesség felső határának előrejelzése két dimenzió nélküli alapállandótól függ: az állandó finomszerkezettől és a proton és az elektron tömegarányától.
A tudósok sokféle anyagon tesztelték elméleti előrejelzésüket, és elméletük egy konkrét előrejelzésével foglalkoztak, amely szerint a hangsebességnek az atomtömeggel csökkennie kell. Ez a prófécia arra utal, hogy a hang a leggyorsabb a szilárd atomos hidrogénben. A hidrogén azonban szilárd anyag, amelynek nyomása nagyon magas, meghaladja az 1 millió atmoszférát, amely a gázóriások, például a Jupiter magjában uralkodó nyomáshoz hasonlítható. Ilyen nyomáson a hidrogén furcsa fémes szilárd anyaggá válik, amely pontosan ugyanúgy vezeti az elektromosságot, mint a réz, és az előrejelzések szerint szobahőmérsékleten szupravezető. Ezért a kutatók a legmodernebb kvantummechanikai számításokat végeztek, hogy teszteljék ezt az előrejelzést, és megállapították, hogy a szilárd atomi hidrogénben a hangsebesség közel van az elméleti alaphatárhoz.
Chris Pickard professzor, a Cambridge-i Egyetem anyagtudományi professzora elmondta: „A szilárd testekben lévő hanghullámok nagyon fontosak a tudomány számos területén. Például a szeizmológusok mélyen a Föld belsejében földrengések által keltett hanghullámokat használnak, hogy megértsék a szeizmikus hatások természetét, az eseményeket és a Föld összetételének tulajdonságait. Az anyagtudósok számára is érdekesek, mert a hanghullámok fontos rugalmas tulajdonságokkal járnak, beleértve a terhelések ellenálló képességét."
Olvassa el még:
- Az amerikai katonai kutyák kibővített valósággal rendelkező szemüveget kapnak
- A jövő okostelefon-kijelzői átlátszó fából készülhetnek