12:08 27 Ноября 2020
Прямой эфир
  • EUR3.9466
  • 100 RUB4.3828
  • USD3.3137
Наука
Получить короткую ссылку
182 0 0

Авторы считают, что результаты исследования будут иметь и серьезное научное применение, в частности, помогут найти пределы таких физических параметров, как вязкость и теплопроводность

ТБИЛИСИ, 10 окт — Sputnik. Российские и британские физики впервые определили максимально возможную скорость звука – 36 километров в секунду, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.

Согласно теории относительности Эйнштейна, абсолютный предел скорости, с которым может двигаться волна, равен скорости света – примерно 300 тысяч километров в секунду. Однако до сих пор не было известно, имеют ли верхний предел скорости звуковые волны.

Скорость звука определяется упругостью и плотностью среды. Соответственно, в газах и жидкостях она меньше, в твердых телах – больше. Поэтому, приложив ухо к рельсам, можно услышать приближающийся поезд намного раньше, чем шум от него придет по воздуху. Открытие физиков показало, что максимальная скорость звука в два раза больше, чем скорость звука в алмазе, самом твердом известном материале в мире.

Ученые из Лондонского университета Королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке рассчитали максимально возможную скорость звука на основе двух безразмерных фундаментальных физических констант: постоянной тонкой структуры и отношения масс протона и электрона.

Известно, что эти два числа играют ключевую роль во многих процессах Вселенной: от их значения зависит ход таких реакций, как распад протона и ядерный синтез в звездах, а баланс между этими двумя величинами задает узкий коридор "обитаемой зоны", где могут образовываться планеты и возникать поддерживающие жизнь молекулярные структуры.

Авторы предположили, что скорость звука должна уменьшаться с увеличением массы атома. Согласно этому теоретическому предсказанию, которое ученые проверили на широком спектре материалов, самый быстрый звук будет в твердом атомарном водороде.

В ядре газовых гигантов, таких как Юпитер, где давление превышает один миллион атмосфер, водород находится в твердом состоянии, он представляет собой металл, обладающий сверхпроводниковыми свойствами. Выполнив сложные квантово-механические расчеты, авторы определили, что скорость звука в твердом атомарном водороде близка к теоретическому фундаментальному пределу.

"Звуковые волны в твердых телах имеют важное значение во многих областях науки, – приводятся в пресс-релизе Лондонского университета Королевы Марии слова одного из авторов исследования Криса Пикарда (Chris Pickard), профессора материаловедения из Кембриджского университета. – Например, сейсмологи используют звуковые волны, вызванные землетрясениями, чтобы понять природу и внутреннее строение Земли. Они также представляют интерес для материаловедов, потому что определяют упругие свойства материалов, их способность противостоять нагрузкам".

Авторы считают, что результаты исследования будут иметь и серьезное научное применение, в частности, помогут найти пределы таких физических параметров, как вязкость и теплопроводность, используемых в теоретических расчетах, связанных с высокотемпературной сверхпроводимостью, кварк-глюонной плазмой и физикой черных дыр.

Теги:
Ученые


Главные темы

Орбита Sputnik