מחקר משותף של אוניברסיטת קווין מרי בלונדון, אוניברסיטת קיימברידג' והמכון לפיזיקה בלחץ גבוה בטרויצקה גילה את מהירות הקול המרבית האפשרית.
התוצאה היא כ-36 ק"מ לשנייה - בערך פי שניים ממהירות הקול ביהלום, החומר הקשה ביותר בעולם.
גלים, כגון גלי קול או גלי אור, הם הפרעות המעבירות אנרגיה ממקום אחד לאחר. גלי קול יכולים לעבור דרך אמצעי תקשורת שונים, כגון אוויר או מים, ולנוע במהירויות שונות בהתאם למה שהם עוברים דרכו. לדוגמה, הם נוסעים הרבה יותר מהר דרך מוצקים מאשר דרך נוזלים או גזים, כך שאתה יכול לשמוע רכבת מתקרבת הרבה יותר מהר אם אתה מקשיב לצליל הנוסע לאורך המסילות מאשר באוויר.
תורת היחסות המיוחדת של איינשטיין מציבה גבול מוחלט למהירות שבה יכול גל לנוע, ששווה למהירות האור ושווה ל-300 ק"מ לשנייה בקירוב. עם זאת, לא היה ידוע עד כה אם לגלי קול יש מגבלת מהירות עליונה בנסיעה דרך מוצקים או נוזלים.
המחקר פורסם בכתב העת Science Advances, מראה שחיזוי הגבול העליון של מהירות הקול תלוי בשני קבועים יסודיים חסרי מימד: המבנה העדין הקבוע ויחס המסה של הפרוטון לאלקטרון.
המדענים בדקו את התחזית התיאורטית שלהם על מגוון רחב של חומרים והתייחסו לתחזית ספציפית אחת של התיאוריה שלהם, שהיא שמהירות הקול צריכה לרדת עם המסה האטומית. נבואה זו מרמזת שהקול הוא המהיר ביותר במימן אטומי מוצק. עם זאת, מימן הוא מוצק עם לחץ גבוה מאוד, העולה על מיליון אטמוספרות, לחץ דומה לזה שבליבת ענקי הגז כמו צדק. בלחצים אלה, מימן הופך למוצק מתכתי מוזר שמוליך חשמל בדיוק באותו אופן כמו נחושת וצפוי להיות מוליך-על בטמפרטורת החדר. אז החוקרים ביצעו חישובים מכאניים קוונטיים עדכניים כדי לבדוק את התחזית הזו ומצאו שמהירות הקול במימן אטומי מוצק קרובה לגבול היסודי התיאורטי.
פרופסור כריס פיקארד, פרופסור למדעי החומרים באוניברסיטת קיימברידג', אמר: "גלי קול במוצקים חשובים מאוד בתחומי מדע רבים. לדוגמה, סייסמולוגים משתמשים בגלי קול שנגרמו על ידי רעידות אדמה בעומק כדור הארץ כדי להבין את טיב ההשפעות הסיסמיות, האירועים והמאפיינים של הרכב כדור הארץ. הם מעניינים גם מדעני חומרים מכיוון שגלי קול קשורים לתכונות אלסטיות חשובות, כולל היכולת לעמוד בעומסים".
קרא גם:
- כלבי צבא ארה"ב יקבלו משקפיים עם מציאות רבודה
- ייתכן שתצוגות הסמארטפונים של העתיד יהיו עשויות מעץ שקוף