Jaka jest najwyższa możliwa prędkość dźwięku?
Uczeni z Queen Mary University of London, Uniwersytetu w Cambridge i Institute for High Pressure Physics w Troicku odkryli, że górna granica prędkości dźwięku wynosi 36 km/s. To dwa razy więcej niż prędkość dźwięku w diamencie, który jest najtwardszym znanym materiałem na świecie.
Fale dźwiękowe mogą przemieszczać się przez różne ośrodki - wodę, powietrze czy ciała stałe. Poruszają się z różną prędkością, w zależności od rodzaju materiału, przez który przechodzą. Fale dźwiękowe przechodzą znacznie szybciej przez ciała stałe niż przez ciecze czy gazy. To właśnie dlatego można usłyszeć dźwięk nadjeżdżającego pociągu znacznie wcześniej, wsłuchując się w tory.
Szczególna teoria względności Einsteina przewiduje absolutne ograniczenie prędkości, z którą może przemieszczać się fala. To prędkość światła równa 300 000 km/s. Do tej pory nie było wiadomo, czy fale dźwiękowe są ograniczone podczas przemieszczania się przez ciała stałe lub ciecze.
Prędkość dźwięku jest zależna od bezwymiarowych stałych podstawowych, struktury cząsteczkowej obiektu oraz stosunku masy protonu do masy elektronu. Liczby te odgrywają ważną rolę w zrozumieniu Wszechświata i są powiązane z wieloma zagadnieniami, m.in. reakcjami jądrowymi. Naukowcy postanowili się przyjrzeć, jak prędkość dźwięku zmniejsza się wraz z masą atomu.
Teoria sugerowałaby, że prędkość dźwięku jest największa w atomie wodoru, który jest ciałem stałym tylko przy wysokim ciśnieniu powyżej 1 mln atmosfer. To ciśnienie porównywalne z ciśnieniem jądra gazowego olbrzyma (np. Jowisza), w którym to wodór jest metaliczną substancją stałą. Przewiduje się, że wodór metaliczny był przewodnikiem elektrycznym i nadprzewodnikiem w temperaturze pokojowej. Używając mechaniki kwantowej, naukowcy stwierdzili, że prędkość dźwięku w atomie wodoru jest bliska teoretycznej granicy fundamentalnej.
