تحقیقات مشترک دانشگاه کوئین مری لندن، دانشگاه کمبریج و موسسه فیزیک فشار بالا در ترویتسکا حداکثر سرعت ممکن صوت را کشف کرده است.
نتیجه حدود 36 کیلومتر در ثانیه است - تقریباً دو برابر سرعت صوت در الماس، سخت ترین ماده شناخته شده جهان.
امواج، مانند امواج صوتی یا امواج نور، اختلالاتی هستند که انرژی را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کنند. امواج صوتی می توانند از طریق رسانه های مختلف مانند هوا یا آب حرکت کنند و بسته به چیزی که از آن عبور می کنند با سرعت های متفاوتی حرکت می کنند. به عنوان مثال، آنها از طریق جامدات بسیار سریعتر از مایعات یا گازها حرکت می کنند، بنابراین اگر به صدایی که در امتداد ریل ها می رود گوش دهید تا از طریق هوا، می توانید قطاری که در حال نزدیک شدن است بسیار سریعتر بشنوید.
تئوری نسبیت خاص انیشتین حد مطلقی را برای سرعت حرکت موج تعیین می کند که برابر با سرعت نور و برابر با تقریباً 300 کیلومتر در ثانیه است. با این حال، تا کنون مشخص نشده بود که آیا امواج صوتی در هنگام حرکت در جامدات یا مایعات دارای محدودیت سرعت بالایی هستند.
این مطالعه در مجله Science Advan منتشر شدces، نشان می دهد که پیش بینی حد بالایی سرعت صوت به دو ثابت اصلی بی بعد بستگی دارد: ساختار ظریف ثابت و نسبت جرم پروتون به الکترون.
دانشمندان پیش‌بینی نظری خود را بر روی طیف وسیعی از مواد آزمایش کردند و به یک پیش‌بینی خاص از نظریه خود پرداختند، و آن این است که سرعت صوت باید با جرم اتمی کاهش یابد. این پیشگویی نشان می دهد که صدا در هیدروژن اتمی جامد سریع ترین است. با این حال، هیدروژن یک جامد با فشار بسیار بالا، بیش از 1 میلیون اتمسفر است، فشاری که با فشار موجود در هسته غول‌های گازی مانند مشتری قابل مقایسه است. در این فشارها، هیدروژن به جامد فلزی عجیبی تبدیل می شود که دقیقاً مانند مس، الکتریسیته را هدایت می کند و پیش بینی می شود که در دمای اتاق یک ابررسانا باشد. بنابراین محققان محاسبات مکانیک کوانتومی پیشرفته‌ای را برای آزمایش این پیش‌بینی انجام دادند و دریافتند که سرعت صوت در هیدروژن اتمی جامد نزدیک به حد اساسی نظری است.
پروفسور کریس پیکارد، پروفسور علوم مواد در دانشگاه کمبریج، می گوید: «امواج صوتی در جامدات در بسیاری از زمینه های علم بسیار مهم هستند. به عنوان مثال، زلزله شناسان از امواج صوتی ناشی از زلزله در عمق زمین برای درک ماهیت اثرات لرزه ای، رویدادها و ویژگی های ترکیب زمین استفاده می کنند. آنها همچنین مورد توجه دانشمندان مواد هستند زیرا امواج صوتی با خواص کشسانی مهمی از جمله توانایی تحمل بارها مرتبط هستند.
همچنین بخوانید:
- سگ های نظامی آمریکا عینک هایی با واقعیت افزوده دریافت خواهند کرد
- نمایشگرهای گوشی های هوشمند آینده ممکن است از چوب شفاف ساخته شوند