Gemensam forskning av Queen Mary University i London, Cambridge University och Institute of High Pressure Physics i Troitska har upptäckt den högsta möjliga ljudhastigheten.
Resultatet är cirka 36 km per sekund – ungefär dubbelt så hög ljudhastighet i diamant, världens hårdaste kända material.
Vågor, som ljudvågor eller ljusvågor, är störningar som flyttar energi från en plats till en annan. Ljudvågor kan färdas genom olika medier, såsom luft eller vatten, och färdas med olika hastigheter beroende på vad de färdas genom. Till exempel färdas de mycket snabbare genom fasta ämnen än genom vätskor eller gaser, så du kan höra ett närmande tåg mycket snabbare om du lyssnar på ljudet som färdas längs rälsen än genom luften.
Einsteins speciella relativitetsteori sätter en absolut gräns för den hastighet med vilken en våg kan färdas, vilket är lika med ljusets hastighet och ungefär 300 000 km per sekund. Det var dock inte känt förrän nu om ljudvågor har en övre hastighetsgräns när de färdas genom fasta ämnen eller vätskor.
Studien publicerades i tidskriften Science Advances, visar att förutsägelsen av den övre gränsen för ljudets hastighet beror på två dimensionslösa fundamentala konstanter: den konstanta fina strukturen och massförhållandet mellan protonen och elektronen.
Forskarna testade sin teoretiska förutsägelse på ett brett spektrum av material och tog upp en specifik förutsägelse av deras teori, som är att ljudets hastighet bör minska med atommassan. Denna profetia antyder att ljud är snabbast i fast atomärt väte. Väte är dock ett fast ämne med ett mycket högt tryck som överstiger 1 miljon atmosfärer, ett tryck som är jämförbart med det i kärnan av gasjättar som Jupiter. Vid dessa tryck blir väte ett konstigt metalliskt fast ämne som leder elektricitet på exakt samma sätt som koppar och förutspås vara en supraledare vid rumstemperatur. Så forskarna utförde state-of-the-art kvantmekaniska beräkningar för att testa denna förutsägelse och fann att ljudets hastighet i fast atomärt väte är nära den teoretiska grundläggande gränsen.
Professor Chris Pickard, professor i materialvetenskap vid University of Cambridge, sa: "Ljudvågor i fasta ämnen är mycket viktiga inom många vetenskapsområden. Seismologer använder till exempel ljudvågor orsakade av jordbävningar djupt inne i jorden för att förstå naturen av seismiska effekter, händelser och egenskaper hos jordens sammansättning. De är också av intresse för materialforskare eftersom ljudvågor är förknippade med viktiga elastiska egenskaper, inklusive förmågan att motstå belastningar."
Läs också:
- Amerikanska militärhundar kommer att få glasögon med förstärkt verklighet
- Framtidens smartphoneskärmar kan vara gjorda av transparent trä