伦敦玛丽皇后大学、剑桥大学和特罗伊茨克高压物理研究所之间的研究合作发现了最快的声音速度。
结果每秒约36公里,大约是世界上最难知道的材料-金刚石的声速的两倍。
诸如声波或光波之类的波是将能量从一个地方移动到另一个地方的干扰,声波可以通过不同的介质(例如空气或水)传播,并根据其传播的速度以不同的速度传播,例如,它们在固体中的移动比在液体或气体中的移动要快得多,这就是为什么聆听在轨道上传播的声音比通过空气传播,能更快地听到正在驶近的火车声音。
爱因斯坦的狭义相对论设定了波传播的绝对速度极限,即光速,等于每秒约300000公里。但是,直到现在,还不清楚声波在固体或液体中传播时是否也具有上限速度。
这项发表在《科学进展》杂志上的研究表明,预测声速的上限取决于两个无量纲的基本常数:精细结构常数和质子电子质量比。
众所周知,这两个数字在理解我们的宇宙中起着重要作用,它们的微调值控制着核反应,例如质子的衰变和恒星中的核合成,这两个数字之间的平衡提供了一个狭窄的可居住区域,在该区域中恒星和行星可以形成,并且可以形成维持生命的分子结构,但是,新发现表明,这两个基本常数还可以通过设置特定材料属性(例如声速)的限制来影响其他科学领域,例如材料科学和凝聚态物理。
科学家测试了他们在各种材料上的理论预测,并提出了关于其理论的一种具体预测,即声速应随原子质量而降低,这一预测表明,声音是固体原子氢中最快的,然而,氢仅在一百万个大气压以上的极高压力下是一种原子固体,这一压力与木星等天然气巨头的核心压力相当,在这些压力下,氢像铜一样成为一种引人入胜的金属固体导电材料,并被认为是室温下的超导体,因此,研究人员进行了最先进的量子力学计算以验证这一预测,并发现固体原子氢中的声速接近理论基本极限。
固体中的声波在许多科学领域已经非常重要,例如,地震学家利用地球内部深处地震引发的声波来了解地震的本质,事件和地球组成的特性,材料科学家也很感兴趣,因为声波与重要的弹性特性(包括抵抗压力的能力)有关。