Наука

Вчені встановили максимально можливу швидкість звуку

Швидкість звуку

Міжнародний колектив фізиків використовував для розрахунків дві безрозмірні фундаментальні фізичні константи, які допомогли в дослідженні.

Вчені з Великобританії вирахували максимально можливу швидкість звуку. В силу неможливості перевірити свої висновки на практиці, результати дослідження носять теоретичний характер, але підтверджуються розрахунками.

Спеціальна теорія відносності Ейнштейна дала вченим межу швидкості у всесвіті, яким стала швидкість світла у вакуумі, але виявити абсолютну максимальну швидкість звуку в будь-якому середовищі вченим до 2020 року було складно через неможливість виміряти швидкість звуку в кожному існуючому матеріалі. На допомогу прийшли константи.

Читайте також:  Вчені виявили ознаки життя на Венері

Для розрахунку граничної швидкості звуку група вчених з Лондонського університету Королеви Марії, Кембриджського університету у Великобританії та Інституту фізики високих тисків в Росії використовувала те сталу тонкої структури, яка характеризує силу електромагнітної взаємодії між елементарними зарядженими частинками, і відношення мас протона до маси електрона, яке являє собою масу спокою протона, поділену на масу спокою електрона.

“Проста комбінація постійної тонкої структури та співвідношення мас протона до електрона призводить до іншої безрозмірної величини, яка має несподіване та конкретне значення для ключової властивості конденсованих фаз-швидкості, з якою хвилі поширюються в твердих тілах і рідині або швидкості звуку”, – зазначили вчені в своїй роботі, опублікованій в науковому журналі Science Advances.

Читайте також:  Перше місто на Марсі може з'явитися вже в 2050 році

Щоб підтвердити свої висновки, команда дослідників експериментально виміряла швидкість звуку у великій кількості елементарних твердих тіл і рідин і отримала результати, що відповідають їх прогнозам. Одна конкретна теорія вчених полягає в тому, що швидкість звуку повинна зменшуватися з масою атома. Згідно з цією гіпотезою, звук повинен швидше за все поширюватися через твердий атомарний водень, який може існувати тільки при надзвичайно високих тисках, приблизно в 1 мільйон разів перевищують атмосферний тиск землі на рівні моря (100 гігапаскалів).

Отримати зразок для експериментальної перевірки цього передбачення було б надзвичайно складно, тому вчені покладалися на розрахунки, засновані на властивостях твердого атомарного водню між 250 і 1000 гігапаскалів. І, виявивши, що результати знову збігаються з їх прогнозами, фахівці прийшли до висновку, що теоретичний фундаментальний межа швидкості звуку становить 36 кілометрів в секунду (22 милі в секунду), що приблизно в два рази більше швидкості звуку в алмазі. Автори дослідження розраховують, що результати їх роботи допоможуть просунутися не тільки в розумінні окремих матеріалів, а й у вивченні всього Всесвіту.

Залишити коментар