کشف بالاترین سرعت ممکن صوت

جی پلاس، با این وجود این محققان متوجه شدند که چنین سرعت هایی تنها زمانی ممکن است که صوت از میان هیدروژن اتمی عبور کند که در هسته سیاره غول پیکری مانند مشتری پیدا می شود.   

ایرنا نوشت: بر اساس نظریه نسبیت خاص انیشتن، سرعت نور حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه است. با این حال تا امروز مشخص نبود که آیا امواج صوتی هنگام عبور از جامدات یا مایعات دارای یک حد سرعت نهایی نیز هستند یا خیر.  

در این پژوهش که توسط محققان دانشگاه‌های «کوئین مری‌لندن»، «دانشگاه کمبریج» و «انستیتوی فشار عالی فیزیک» (Institute for High Pressure Physics) انجام شد، محققان به بالاترین سرعت ممکن صوت دست یافتند؛ این مطالعه نشان داد که پیش بینی حد بالای سرعت صوت به دو ثابت اساسی بدون بعد یعنی ثابت ساختار ریز و نسبت جرم پروتون به الکترون بستگی دارد. ثابت ساختار ریز، یکی از ثابت های بنیادین فیزیک است که ویژگی قدرت برهم‌کنش الکترومغناطیس را بین ذرات باردار شده با بار پایه مشخص می‌کند.

نتیجه این مطالعه نشان داد که بالاترین سرعت ممکن صوت حدود ۳۶ کیلومتر در ثانیه است که تقریبا ۲ برابر سرعت صوت در الماس سخت ترین ماده ای شناخته شده در جهان است.  

مشخص شده است که این دو ثابت اساسی بی بعد، نقش مهمی در درک جهان ما دارند.  مقادیر دقیق تنظیم شده آنها، واکنش های هسته ای مانند «واپاشی پروتون» (که یک واپاشی هسته‌ای فرضی است) و «سنتز هسته ای» را در ستارگان کنترل می کنند. برقراری تعادل میان این دو بعد، یک منطقه قابل سکونت باریک ایجاد می کند که در ستاره ها و سیاره ها در آنجا تشکیل شده و ساختارهای مولکولی محافظ حیات ظاهر می شوند.

این مطالعه جدید نشان می دهد که این دو ثابت اساسی همچنین می توانند با تعیین محدودیت هایی برای ویژگی های خاص ماده مانند سرعت صوت  بر سایر زمینه های علمی مانند علم مواد و فیزیک ماده چگال نیز تأثیر بگذارند.

محققان پیش بینی‌های تئوری خود را بر روی طیف گسترده‌ای از مواد انجام دادند و بر این اساس مشخص شد، صوت در «هیدروژن اتمی جامد» دارای بالاترین سرعت است.

پروفسور چریس پیکارد استای علوم مواد در دانشگاه کمبریج در این خصوص گفت: امواج صوتی دارای اهمیت بالایی در بسیاری از زمینه‌های علمی هستند به طور مثال زلزله شناسان از امواج صوتی ایجاد شده در عمق زمین می‌توانند در درک ماهیت زمین لرزه استفاده کنند.

مشروح این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.