Naukowcy określili maksymalną możliwą prędkość dźwięku

Image

Źródło: Pixabay.com

Gdy mówimy o prędkości dźwięku, zwykle mamy na myśli prędkość przemieszczania się fal dźwiękowych przez powietrze. Jednak dźwięk może poruszać się znacznie szybciej przez inne media. Tymczasem międzynarodowy zespół naukowców zdołał określić maksymalną możliwą prędkość dźwięku.

 

Zespół badawczy z Queen Mary University w Londynie, Uniwersytetu w Cambridge oraz Instytutu Fizyki Wysokociśnieniowej w Troicku doszedł do wniosku, że prędkość dźwięku jest zależna od dwóch fundamentalnych stałych - stałej struktury subtelnej oraz stosunku masy protonów do elektronów. Te dwa czynniki odgrywają ogromną rolę w różnych dziedzinach nauki - w tym przypadku we właściwościach materiałów.

 

Według teorii naukowców, prędkość dźwięku powinna być uzależniona od masy atomu, a więc im mniejsza masa, tym wyższa prędkość fal dźwiękowych. Dlatego zespół skupił się na wodorze, który może być ciałem stałym tylko przy ekstremalnie wysokim ciśnieniu powyżej 1 miliona atmosfer i występuje w jądrze planet gazowych, takich jak Jowisz. W takich warunkach, wodór może z łatwością przewodzić prąd elektryczny.

 

Zespół wykorzystał mechanikę kwantową, aby sprawdzić, jak szybko dźwięk będzie się poruszał przez metaliczny wodór. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że prędkość ta wynosi 36 km/s – to jest ponad 100 razy szybciej niż średnia prędkość przemieszczania się fal dźwiękowych przez powietrze, która z kolei wynosi 343 m/s, a także 3 razy szybciej niż poprzednio zmierzona prędkość maksymalna 12 km/s przez diament.

 

Zdaniem naukowców, badania te mogą znaleźć dalsze zastosowania naukowe np. w fizyce materii i materiałoznawstwie. Wiedza na temat maksymalnej możliwej prędkości dźwięku pozwoli znaleźć i zrozumieć granice różnych właściwości, takich jak lepkość i przewodność cieplna - istotnych dla nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego, plazmy kwarkowo-gluonowej, a nawet fizyki czarnych dziur.

 

Ocena: