اكتشف بحث مشترك أجرته جامعة كوين ماري بلندن وجامعة كامبريدج ومعهد فيزياء الضغط العالي في ترويتسكا أقصى سرعة ممكنة للصوت.
والنتيجة هي حوالي 36 كيلومترًا في الثانية - حوالي ضعف سرعة الصوت في الماس ، أقوى مادة معروفة في العالم.
الموجات ، مثل الموجات الصوتية أو الموجات الضوئية ، هي اضطرابات تنقل الطاقة من مكان إلى آخر. يمكن أن تنتقل الموجات الصوتية عبر وسائط مختلفة ، مثل الهواء أو الماء ، وتنتقل بسرعات مختلفة اعتمادًا على ما تنتقل من خلاله. على سبيل المثال ، يسافرون بسرعة أكبر عبر المواد الصلبة مقارنة بالسوائل أو الغازات ، لذلك يمكنك سماع قطار يقترب بسرعة أكبر إذا كنت تستمع إلى الصوت الذي ينتقل على طول القضبان أكثر من الهواء.
تضع نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين حدًا مطلقًا للسرعة التي يمكن أن تنتقل بها الموجة ، والتي تساوي سرعة الضوء وتساوي تقريبًا 300 كم في الثانية. ومع ذلك ، لم يكن معروفًا حتى الآن ما إذا كانت الموجات الصوتية لها حد أقصى للسرعة عند السفر عبر المواد الصلبة أو السائلة.
ونشرت الدراسة في مجلة ساينس أدفانcesيوضح أن التنبؤ بالحد الأعلى لسرعة الصوت يعتمد على ثوابتين أساسيتين بلا أبعاد: البنية الدقيقة الثابتة ونسبة كتلة البروتون إلى الإلكترون.
اختبر العلماء تنبؤاتهم النظرية على مجموعة واسعة من المواد وتناولوا تنبؤًا واحدًا محددًا لنظريتهم ، وهو أن سرعة الصوت يجب أن تنخفض مع الكتلة الذرية. تشير هذه النبوءة إلى أن الصوت يكون أسرع في الهيدروجين الذري الصلب. ومع ذلك ، فإن الهيدروجين مادة صلبة ذات ضغط مرتفع للغاية ، يتجاوز المليون من الغلاف الجوي ، وهو ضغط مماثل للضغط الموجود في قلب عمالقة الغاز مثل كوكب المشتري. عند هذه الضغوط ، يصبح الهيدروجين مادة صلبة معدنية غريبة توصل الكهرباء بالطريقة نفسها تمامًا مثل النحاس ومن المتوقع أن يكون موصلًا فائقًا في درجة حرارة الغرفة. لذلك أجرى الباحثون حسابات ميكانيكا الكم على أحدث طراز لاختبار هذا التنبؤ ووجدوا أن سرعة الصوت في الهيدروجين الذري الصلب قريبة من الحد الأساسي النظري.
قال البروفيسور كريس بيكارد ، أستاذ علوم المواد بجامعة كامبريدج: "إن الموجات الصوتية في المواد الصلبة مهمة جدًا في العديد من مجالات العلوم. على سبيل المثال ، يستخدم علماء الزلازل الموجات الصوتية التي تسببها الزلازل في أعماق الأرض لفهم طبيعة التأثيرات الزلزالية والأحداث وخصائص تكوين الأرض. كما أنها تهم علماء المواد لأن الموجات الصوتية مرتبطة بخصائص مرنة مهمة ، بما في ذلك القدرة على تحمل الأحمال ".
اقرأ أيضا:
- ستحصل الكلاب العسكرية الأمريكية على نظارات بتقنية الواقع المعزز
- قد تكون شاشات الهواتف الذكية المستقبلية مصنوعة من الخشب الشفاف