Ταχύτητα του ήχου: Βρέθηκε η μεγαλύτερη... στα 36 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο

Είναι γνωστό πως η ταχύτητα με την οποία "ταξιδεύει" ο ήχος, εξαρτάται από την πυκνότητα του υλικού, μέσα από την οποία το κάνει αυτό, ωστόσο ως τώρα δεν ήταν γνωστή η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί θεωρητικά να "ταξιδέψει", ούτε μέσα από ποιο υλικό γίνεται αυτό. Επιστήμονες από τα πανεπιστήμια Queen Mary, Cambridge και Τροιτσκ εξέτασαν μία ευρεία γκάμα υλικών και διαπίστωσαν πως ο ήχος μεταδίδεται γρηγορότερα, μέσα από το συμπαγές ατομικό υδρογόνο. Προσδιόρισαν δε την ταχύτητα αυτή στα 36 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Ο ήχος του τρένου που έρχεται μεταδίδεται ταχύτερα μέσα από τις ράγες, παρά από τον αέρα

Ένα εύρημα με πολλές εφαρμογές

Τα ευρήματα της έρευνας αυτής είναι σημαντικά για πολλά επιστημονικά πεδία. Ο καθηγητής Κρις Πάκαρντ από το τμήμα Materials Science στο πανεπιστήμιο του Cambridge, δήλωσε: "Οι σεισμολόγοι χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα, από τους σεισμούς, για να καταλάβουν την φύση των σεισμικών φαινομένων και την σύσταση του υπεδάφους. Επίσης, τα ευρήματα της έρευνας είναι πολύ σημαντικά για τους επιστήμονες Υλικού καθώς τα ηχητικά κύματα χρησιμεύουν για να γίνει κατανοητή η αντοχή των υλικών". Επίσης, ο καθηγητής Kostya Trachenko, καθηγητής Φυσικής στο Queen Mary, δήλωσε: "Η επικρατούσα άποψη ήταν ότι το διαμάντι επιτρέπει την μεγαλύτερη ταχύτητα του ήχου, επειδή είναι το πιο σκληρό υλικό. Όμως, δεν ξέραμε αν υπάρχει κάποιο θεωρητικό όριο στην ταχύτητα του ήχου".

8.000 φορές μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός

Η μεγαλύτερη θεωρητικά ταχύτητα του ήχου είναι τουλάχιστον 8.000 φορές μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός. Τα κύματα του ήχου και του φωτός είναι διαταραχές που μεταφέρουν ενέργεια από ένα μέρος σε ένα άλλο. Ο ήχος είναι ένα κύμα που μεταδίδεται κάνοντας τα γειτονικά σωματίδια να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, συνεπώς η ταχύτητα του κύματος εξαρτάται καθοριστικά από την πυκνότητα ενός υλικού, από το πόσα άτομα υπάρχουν μέσα σε αυτό, καθώς και από τη μάζα των ατόμων. Τα ηχητικά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν μέσα σε διάφορα μέσα, όπως ο αέρας και το νερό, και η ταχύτητα τους ποικίλει ανάλογα με το υλικό που διασχίζουν. Για παράδειγμα, κινούνται πολύ πιο γρήγορα διαμέσου των στερεών από ό,τι διαμέσου των υγρών ή των αερίων.  Η ειδική θεωρία σχετικότητας του Αϊνστάιν έχει θέσει ως απόλυτο όριο ταχύτητας ενός οποιουδήποτε κύματος (ηλεκτρομαγνητικού ή βαρυτικού) σε συνθήκες κενού την ταχύτητα του φωτός, δηλαδή περίπου 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Όμως μέχρι σήμερα ήταν άγνωστο ποιο είναι το ανώτερο εφικτό όριο ταχύτητας των κυμάτων ήχου, όταν ταξιδεύουν μέσω των στερεών ή των υγρών.

Το στερεό ατομικό υδρογόνο, μια θεωρητική κατάσταση της ύλης με πολύ υψηλή πίεση (πάνω από ένα εκατομμύριο ατμόσφαιρες), που εκτιμάται ότι υπάρχει στους πυρήνες αέριων γιγαντιαίων άστρων όπως ο Δίας. Σε τόσο μεγάλες πιέσεις, το υδρογόνο πιστεύεται ότι γίνεται ένα μεταλλικό στερεό, που είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού όπως ο χαλκός.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Advances.

Με πληροφορίες από ΑΜΠΕ