Новости космоса и технологий. » Физика » Ученые находят верхний предел скорости звука

Ученые находят верхний предел скорости звука

Опубликовал: Admin, 13-10-2020, 01:01, Физика, 40, 0

Ученые находят верхний предел скорости звука

Совместные исследования Лондонского университета Королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке открыли максимально возможную скорость звука.

Результат - около 36 км в секунду - примерно в два раза быстрее, чем у скорость звука в алмазе, самом твердом известном материале в мире.

Волны, например звук или световые волны , это возмущения, которые перемещают энергию из одного места в другое. Звуковые волны могут проходить через разные среды, такие как воздух или вода, и двигаться с разной скоростью в зависимости от того, через что они проходят. Например, они движутся через твердые тела намного быстрее, чем через жидкости или газы, поэтому вы можете услышать приближающийся поезд намного быстрее, если вы будете слушать звук, распространяющийся по рельсовым путям, а не через воздух.

Специальная теория относительности Эйнштейна устанавливает абсолютный предел скорости, с которым может двигаться волна, который равен скорости света и равен примерно 300000 км в секунду. Однако до сих пор не было известно, был ли звуковые волны также имеют верхний предел скорости при движении по твердым телам или жидкостям.

Исследование, опубликованное в журнале Успехи науки , показывает, что предсказание верхнего предела скорости звука зависит от двух безразмерных фундаментальных констант: постоянной тонкой структуры и отношения масс протона и электрона.

Уже известно, что эти два числа играют важную роль в понимании нашей Вселенной. Их точно настроенные значения определяют ядерные реакции такие как распад протона и ядерный синтез в звездах, и баланс между двумя числами обеспечивает узкую «обитаемую зону», где могут образовываться звезды и планеты и могут возникать поддерживающие жизнь молекулярные структуры. Однако новые результаты показывают, что эти две фундаментальные константы также могут влиять на другие области науки, такие как Материаловедение и физика конденсированного состояния, устанавливая ограничения на определенные свойства материала, такие как скорость звука.

Ученые протестировали свой теоретический прогноз на широком спектре материалов и обратились к одному конкретному предсказанию своей теории, согласно которому скорость звука должна уменьшаться с массой атома. Это предсказание подразумевает, что звук самый быстрый в твердом атомарном водороде. Однако водород является твердым атомом при очень высокое давление Только выше 1 миллиона атмосфер, давление сопоставимо с давлением в ядре газовых гигантов, таких как Юпитер. При таких давлениях водород становится удивительным металлическим твердым телом, проводящим электричество, точно так же, как медь, и считается сверхпроводником при комнатной температуре. Поэтому исследователи выполнили современные квантово-механические расчеты, чтобы проверить это предсказание, и обнаружили, что скорость звука в твердом атомарном водороде близко к теоретическому фундаментальному пределу.

Профессор Крис Пикард, профессор материаловедения в Кембриджском университете, сказал: «Звуковые волны в твердых телах уже имеют огромное значение во многих областях науки. Например, сейсмологи используют звуковые волны, вызванные землетрясениями глубоко внутри Земли, чтобы понять природу сейсмических воздействий. события и свойства состава Земли. Они также представляют интерес для материаловедов, потому что звуковые волны связаны с важными упругими свойствами, включая способность противостоять нагрузкам ".


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии