Для скорости звука нашли фундаментальный предел

Технологии

ТАСС, 9 октября. Физики выяснили, что у скорости звука есть фундаментальный предел – около 36 км/с. Его нельзя превзойти ни в одном существующем или даже гипотетическом материале. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Science Advances.

На эту темуКогда частица может двигаться быстрее света? О первой Нобелевской премии советских физиков

"Подобного рода открытия помогут нам узнать многие другие научные загадки, в том числе вычислить пределы максимальной вязкости и теплопроводности. Подобные исследования, в свою очередь, важны для создания высокотемпературных сверхпроводников и изучения того, как ведут себя кварково-глюонная плазма и даже черные дыры", – рассказал один из авторов исследования, профессор Лондонского университета королевы Марии Константин Траченко.

Звуковые волны, как и электромагнитное излучение, – это колебания, которые могут распространяться по различным средам с определенной скоростью. Ее задают свойства материи этих сред и характер взаимодействий между их атомами.

К примеру, в воздухе звук распространяется со скоростью в 0,33 км/с, а в воде или в металлах – от 1,5 до 6 км/с. Измерение скорости распространения звука по различным средам имеет огромное значение для сейсмологии, гидрологии, астрофизике и многих других науках.

Пределы скорости​

Траченко и его коллеги, среди которых директор Института физики высоких давлений РАН Вадим Бражкин, уже несколько лет изучают, какие максимальные и минимальные значения могут принимать подобные физические величины. К примеру, в апреле этого года они выяснили, что у вязкости для всех неэкзотических жидкостей есть четкий минимум, который налагают законы квантовой механики.

Столкнувшись с этим явлением, ученые задумались над тем, существуют ли другие примеры подобных фундаментальных пределов. Руководствуясь этими соображениями, Бражкин, Траченко и их коллеги просчитали, насколько быстро могут двигаться звуковые колебания.

Их расчеты показали, что такой предел существует. Оказалось, что он связан с двумя фундаментальными константами – соотношением масс протона и электрона и  так называемой постоянной тонкой структуры. Так физики называют безразмерную величину, которая показывает характер взаимодействий между электромагнитным излучением и материей.

Ученые обнаружили, что эти константы жестко ограничивают максимальную скорость звука на отметке в 36,1 км/с. Это открытие стало неожиданностью для физиков, так как это значение всего в два раза выше, чем скорость движения акустических колебаний в алмазах.

Расчеты физиков показывают, что еще быстрее звук будет распространяться и почти достигнет этого предела в металлическом водороде. Ученые предполагают, что его залежи есть в ядре Юпитера и других планет-гигантов. Дальнейшие наблюдения за сейсмическими колебаниями в недрах этих миров в теории могут помочь ученым проверить, так ли это на самом деле.

Источник: tass.ru

Оцените статью
Добавить комментарий