Una ricerca congiunta della Queen Mary University di Londra, dell'Università di Cambridge e dell'Institute of High Pressure Physics di Troitska ha scoperto la massima velocità possibile del suono.
Il risultato è di circa 36 km al secondo, circa il doppio della velocità del suono nel diamante, il materiale più duro conosciuto al mondo.
Le onde, come le onde sonore o le onde luminose, sono disturbi che spostano l'energia da un luogo all'altro. Le onde sonore possono viaggiare attraverso diversi mezzi, come l'aria o l'acqua, e viaggiare a velocità diverse a seconda di ciò che attraversano. Ad esempio, viaggiano molto più velocemente attraverso i solidi che attraverso liquidi o gas, quindi puoi sentire un treno in avvicinamento molto più velocemente se ascolti il suono che viaggia lungo le rotaie piuttosto che attraverso l'aria.
La teoria della relatività ristretta di Einstein pone un limite assoluto alla velocità alla quale un'onda può viaggiare, che è pari alla velocità della luce ed è pari a circa 300 km al secondo. Tuttavia, fino ad ora non era noto se le onde sonore avessero un limite di velocità superiore quando viaggiano attraverso solidi o liquidi.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science Advances, mostra che la previsione del limite superiore della velocità del suono dipende da due costanti fondamentali adimensionali: la struttura fine costante e il rapporto di massa del protone rispetto all'elettrone.
Gli scienziati hanno testato la loro previsione teorica su un'ampia gamma di materiali e hanno affrontato una previsione specifica della loro teoria, ovvero che la velocità del suono dovrebbe diminuire con la massa atomica. Questa profezia implica che il suono è più veloce nell'idrogeno atomico solido. Tuttavia, l'idrogeno è un solido con una pressione molto elevata, superiore a 1 milione di atmosfere, una pressione paragonabile a quella nel nucleo di giganti gassosi come Giove. A queste pressioni, l'idrogeno diventa uno strano solido metallico che conduce l'elettricità esattamente allo stesso modo del rame e si prevede che sia un superconduttore a temperatura ambiente. Quindi i ricercatori hanno eseguito calcoli di meccanica quantistica all'avanguardia per testare questa previsione e hanno scoperto che la velocità del suono nell'idrogeno atomico solido è vicina al limite fondamentale teorico.
Il professor Chris Pickard, professore di Scienza dei materiali presso l'Università di Cambridge, ha dichiarato: “Le onde sonore nei solidi sono molto importanti in molte aree della scienza. Ad esempio, i sismologi usano le onde sonore causate dai terremoti nelle profondità della Terra per comprendere la natura degli effetti sismici, gli eventi e le proprietà della composizione della Terra. Sono anche di interesse per gli scienziati dei materiali perché le onde sonore sono associate a importanti proprietà elastiche, inclusa la capacità di resistere ai carichi".
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