Совместное исследование Лондонского университета, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке рассчитало максимально возможную скорость звука. Их результат, около 36 км в секунду, примерно в два раза превышает скорость звука в алмазе, самом твердом материале в мире.
Исследователи объяснили, что волны — это колебания, которые перемещают энергию из одного места в другое. Звуковые волны могут перемещаться через различные среды, такие как воздух или вода, и двигаться с разной скоростью в зависимости от того, через что они проходят. Например, они движутся сквозь твердые тела гораздо быстрее, чем через жидкости или газы, поэтому вы сможете услышать приближающийся поезд гораздо быстрее, если будете слушать звук, распространяющийся по рельсам, а не по воздуху.
Теория особой относительности Эйнштейна устанавливает абсолютный предел скорости, при котором волна может двигаться со скоростью света, и равна примерно 300 тыс. км в секунду. Однако до сих пор не было известно, имеет ли звуковая волна верхний предел скорости при движении сквозь твердые тела или жидкости.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что предсказание верхнего предела скорости звука зависит от двух безразмерных фундаментальных констант: константы тонкой структуры и соотношения массы протона и электрона.
Известно, что эти два числа играют ключевую роль во многих процессах Вселенной: от их значения зависит ход таких реакций, как распад протона и ядерный синтез в звездах, а баланс между этими двумя величинами задает узкий коридор «обитаемой зоны», где могут образовываться планеты и возникать поддерживающие жизнь молекулярные структуры.
Авторы предположили, что скорость звука должна уменьшаться с увеличением массы атома. Согласно этому теоретическому предсказанию, которое ученые проверили на широком спектре материалов, самый быстрый звук будет в твердом атомарном водороде.
«Звуковые волны в твердых телах имеют важное значение во многих областях науки, — отметил один из авторов исследования Крис Пикард, профессор материаловедения из Кембриджского университета. — Например, сейсмологи используют звуковые волны, вызванные землетрясениями, чтобы понять природу и внутреннее строение Земли. Они также представляют интерес для материаловедов, потому что определяют упругие свойства материалов, их способность противостоять нагрузкам».
Читать также
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком
Посмотрите на самые близкие снимки поверхности Солнца
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное