Lontoon Queen Mary -yliopiston, Cambridgen yliopiston ja Troitskan korkeapainefysiikan instituutin yhteinen tutkimus on löytänyt suurimman mahdollisen äänennopeuden.
Tuloksena on noin 36 kilometriä sekunnissa – noin kaksinkertainen äänen nopeus timantissa, maailman kovimmassa tunnetussa materiaalissa.
Aallot, kuten ääni- tai valoaallot, ovat häiriöitä, jotka siirtävät energiaa paikasta toiseen. Ääniaallot voivat kulkea eri välineiden, kuten ilman tai veden, läpi ja kulkea eri nopeuksilla riippuen siitä, mitä ne kulkevat. Esimerkiksi ne kulkevat paljon nopeammin kiinteiden aineiden kuin nesteiden tai kaasujen läpi, joten kuulet lähestyvän junan paljon nopeammin, jos kuuntelet kiskoja pitkin kulkevaa ääntä kuin ilmassa.
Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria asettaa absoluuttisen rajan aallon nopeudelle, joka on yhtä suuri kuin valon nopeus ja noin 300 000 km sekunnissa. Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetty, onko ääniaalloilla ylänopeusrajoitus kiinteiden aineiden vai nesteiden läpi kulkiessa.
Tutkimus julkaistiin Science Advan -lehdessäces, osoittaa, että äänen nopeuden ylärajan ennuste riippuu kahdesta dimensiottomasta perusvakiosta: vakio hienorakenteesta ja protonin ja elektronin massasuhteesta.
Tiedemiehet testasivat teoreettista ennustettaan monenlaisilla materiaaleilla ja käsittelivät yhtä tiettyä teoriansa ennustetta, joka on, että äänen nopeuden pitäisi laskea atomimassan myötä. Tämä ennustus viittaa siihen, että ääni on nopein kiinteässä atomisessa vedyssä. Vety on kuitenkin kiinteä aine, jonka paine on erittäin korkea, yli miljoona ilmakehää, mikä on verrattavissa kaasujättiläisten, kuten Jupiterin, ytimeen. Näissä paineissa vedystä tulee outo metallinen kiinteä aine, joka johtaa sähköä täsmälleen samalla tavalla kuin kupari ja jonka ennustetaan olevan suprajohde huoneenlämpötilassa. Joten tutkijat suorittivat huippuluokan kvanttimekaanisia laskelmia testatakseen tätä ennustetta ja havaitsivat, että äänen nopeus kiinteässä atomisessa vedyssä on lähellä teoreettista perusrajaa.
Professori Chris Pickard, Cambridgen yliopiston materiaalitieteen professori, sanoi: "Ääniaalto kiinteissä aineissa on erittäin tärkeä monilla tieteen aloilla. Esimerkiksi seismologit käyttävät maanjäristysten aiheuttamia ääniaaltoja syvällä maan sisällä ymmärtääkseen seismisten vaikutusten luonnetta, tapahtumia ja maapallon koostumuksen ominaisuuksia. Ne kiinnostavat myös materiaalitutkijoita, koska ääniaallot liittyvät tärkeisiin elastisiin ominaisuuksiin, mukaan lukien kyky kestää kuormitusta."
Lue myös:
- Yhdysvaltain sotilaskoirat saavat lisätyn todellisuuden lasit
- Tulevaisuuden älypuhelimien näytöt voidaan valmistaa läpinäkyvästä puusta