Особая теория относительности Эйнштейна (СТО) устанавливает абсолютный предел скорости, с которой может двигаться волна – скорость света в вакууме составляет приблизительно 300 000 км за секунду. Но до сего времени не было понятно, имеют ли звуковые волны верхний предел скорости при прохождении через твердые тела либо воды. Не так давно английским и русским ученым удалось узнать, как найти верхний предел скорости звуковых волн, зависящих от центральных констант – общих характеристик, при помощи которых мы постигаем загадочною физику нашей Вселенной. Это ограничение скорости, как проявили результаты исследования, размещенного в журнальчике Science Improvements, составляет 36 км за секунду, что приблизительно в два раза больше скорости звука, проходящего через самый жесткий драгоценный материал на Земле – алмаз.
Скорость звука – скорость распространения в среде упругих волн.
Как распространяются световые и звуковые волны?
Итак, верхний предел скорости звука, согласно новеньким расчетам, составляет 36 км за секунду, что приблизительно вдвое превосходит скорость передачи звука через алмаз. Звук и свет путешествуют как волны, но ведут себя мало по-разному. Так, скорость звука определяется упругостью и плотностью среды, в газах и жидкостях она меньше, в жестких телах — больше. А вот в вакууме звуковые волны распространяться не могут, потому что там нечему колебаться.
Видимый свет – это разновидность электромагнитного излучения, нареченного так основным образом поэтому, что световые волны состоят из колеблющихся электронных и магнитных полей. Эти поля генерируют самоподдерживающуюся электромагнитную волну, которая может передвигаться в вакууме – и ее основная скорость составляет около трехсот тыщ км за секунду. А вот путешествие через среду, такую как вода либо атмосфера, замедляет ее.
Представьте для себя механическую волну, которая вызвана вибрацией в среде. Когда волна проходит через среду, молекулы данной нам среды сталкиваются вместе, передавая энергию по ходу движения. Как следует, чем жестче среда и чем труднее ее сжать – тем резвее распространяется звук. В твердом надежном материале, как алмаз, звук может путешествовать еще резвее.
Если приложить ухо к рельсам, вы услышите звук приближающегося поезда резвее, чем по воздуху.
В жидкостях, в том числе в воде, звук мчится в 4 с излишним раза резвее, чем в воздухе.
Создатели новейшего исследования отмечают, что сейсмологи, к примеру, употребляют звуковые волны, вызванные землетрясениями глубоко в недрах земли, чтоб осознать нрав сейсмических событий и внутреннее строение земли. Они также представляют энтузиазм для материаловедов, поэтому что определяют упругие характеристики материалов, их способность противостоять перегрузкам. Все перечисленное выше значит, что существует определенная неувязка с тем, чтоб установить ограничение скорости звука во Вселенной. Так как исследователям это удалось?
Чтоб постоянно быть в курсе крайних новостей из мира науки и больших технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram.
Ограничение скорости звука
Чтоб оценить ограничение скорости звука, группа исследователей из Английского института Царицы Марии, Кембриджского института и Института физики больших давлений в Троицке нашла, что ограничение скорости звука зависит от 2-ух базовых констант: неизменной узкой структуры (базовой физической неизменной, характеризующей силу электромагнитного взаимодействия) и дела масс протона и электрона (одна из принципиальных физических констант, известна с большенный точностью — 1836,152672.).
Буквально настроенные значения неизменной узкой структуры и дела массы протона к массе электрона, также равновесие меж ними управляют ядерными реакциями такового типа, как распад протонов и ядерный синтез в звездах. Баланс меж этими 2-мя величинами задает узенький коридор «зоны обитаемости» либо «зоны Златовласки» – условной зоны в мироздании с более подходящими критериями для жизни, – пишут создатели научной работы.
Создатели исследования уповают, что приобретенные результаты будут иметь предстоящее научное применение.
Читайте также: К 2023 году ВВС США построят самолет, в 10 раз превосходящий скорость звука
Исследователи представили, что темп звука миниатюризируется с повышением массы атома. Проверив это предположение на широком диапазоне различных материалов, ученые сделали вывод о том, что звук должен передаваться резвее всего через жесткий атомарный водород, который может существовать лишь при весьма высочайшем давлении, к примеру, в ядрах газовых гигантов, таковых как Юпитер и Сатурн (давление на самых огромных планетках Галлактики превосходит один миллион атмосфер). Находясь в жестком состоянии атомарный водород представляет собой сплав со сверхпроводниковыми качествами. Опосля проведения сложных квантово-механических расчетов исследователи обусловили что в жестком атомарном водороде скорость звука поближе всего к теоретическому лимиту.
Издание Science Alert приводит слова 1-го из создателей исследования физика Константин Траченко (Kostya Trachenko) из Английского института Царицы Марии:
Мы возлагаем надежды, что результаты научной работы получат предстоящее применение в науке, что поможет исследователям отыскать и осознать предельные значения разных параметров, к примеру вязкость и теплопроводимость, которые относятся к высокотемпературной сверхпроводимости, кварк-глюонной плазме и физике темных дыр.
Ну что ж, будем ожидать!
Источник: