Επιστήμονες από τη Βρετανία και τη Ρωσία ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν τη μεγαλύτερη δυνατή θεωρητική ταχύτητα του ήχου, η οποία είναι περίπου 36 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, 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. Γι’ αυτό π.χ. μπορεί κάποιος να ακούσει πιο γρήγορα να πλησιάζει ένα τρένο, αν ακούσει τον ήχο να μεταδίδεται μέσα από τις γραμμές του τρένου από ό,τι μέσω του αέρα.
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.
«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», ανέφερε ο καθηγητής φυσικής Κόστια Τρατσένκο του Πανεπιστημίου Queen Mary του Λονδίνου.
Οι ερευνητές των πανεπιστημίων Queen Mary, Κέιμπριτζ και Τρόιτσκ (Ρωσίας), με επικεφαλής τον Τρατσένκο, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances», βασίστηκαν στο ότι το ανώτερο όριο ταχύτητας ενός ηχητικού κύματος εξαρτάται από δύο θεμελιώδεις παραμέτρους, τη «σταθερά λεπτής υφής» και την αναλογία της μάζας πρωτονίων-ηλεκτρονίων, οι οποίες προσδιορίζουν τη δύναμη των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στα φορτισμένα σωματίδια.
Physicists have proposed an ultimate limit to the speed that sound waves can travel under conditions normally found on Earth. https://t.co/EypaP3yPkr
— Science News (@ScienceNews) October 9, 2020
Οι υπολογισμοί των ερευνητών κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα του ήχου, η οποία είναι περίπου διπλάσια από την ταχύτητα του ήχου διαμέσου του διαμαντιού, επιτυγχάνεται μέσα στο 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.
‘Αλλοι πάντως επιστήμονες φάνηκαν πιο δύσπιστοι. Ο Γκράεμ Όκλαντ του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου δήλωσε στο «New Scientist» «δεν βλέπω κάποιο καλό θεμελιακό λόγο που όντως οι υπολογισμοί τους βρήκαν ένα όριο. Δεν έχω τελείως πειστεί» και τόνισε την ανάγκη το θέμα να μελετηθεί περαιτέρω.
