Una collaborazione di ricerca tra la Queen Mary University di Londra, l'Università di Cambridge e l'Institute for High Pressure Physics di Troitsk hanno scoperto la velocità del suono più veloce possibile.

Il risultato - circa 36 km al secondo - è circa il doppio della velocità del suono nel diamante, il materiale più duro conosciuto al mondo.

Onde, come onde sonore o luminose, sono disturbi che spostano l'energia da un luogo all'altro. Le onde sonore possono viaggiare attraverso diversi mezzi, come aria o acqua, e si muovono a velocità diverse a seconda di cosa stanno attraversando. Per esempio, si muovono attraverso i solidi molto più velocemente di quanto farebbero attraverso i liquidi o i gas, ecco perché sei in grado di sentire un treno in avvicinamento molto più velocemente se ascolti il ​​suono che si propaga nel binario piuttosto che nell'aria.

La teoria della relatività speciale di Einstein stabilisce il limite di velocità assoluto al quale un'onda può viaggiare che è la velocità della luce, ed è pari a circa 300, 000 km al secondo. Tuttavia, fino ad ora non era noto se le onde sonore abbiano anche un limite di velocità superiore quando viaggiano attraverso solidi o liquidi.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , mostra che la previsione del limite superiore della velocità del suono dipende da due costanti fondamentali adimensionali:la costante di struttura fine e il rapporto tra massa protone ed elettrone.

Questi due numeri sono già noti per svolgere un ruolo importante nella comprensione del nostro Universo. I loro valori finemente sintonizzati governano le reazioni nucleari come il decadimento del protone e la sintesi nucleare nelle stelle e l'equilibrio tra i due numeri fornisce una ristretta "zona abitabile" in cui possono formarsi stelle e pianeti e possono emergere strutture molecolari che supportano la vita. Però, le nuove scoperte suggeriscono che queste due costanti fondamentali possono influenzare anche altri campi scientifici, come la scienza dei materiali e la fisica della materia condensata, ponendo limiti a specifiche proprietà del materiale come la velocità del suono.

Gli scienziati hanno testato la loro previsione teorica su un'ampia gamma di materiali e hanno affrontato una previsione specifica della loro teoria secondo cui la velocità del suono dovrebbe diminuire con la massa dell'atomo. Questa previsione implica che il suono è il più veloce nell'idrogeno atomico solido. Però, l'idrogeno è un solido atomico ad altissima pressione solo sopra 1 milione di atmosfere, pressioni paragonabili a quelle nel nucleo di giganti gassosi come Giove. A quelle pressioni, l'idrogeno diventa un affascinante solido metallico che conduce elettricità proprio come il rame e si prevede che sia un superconduttore a temperatura ambiente. Perciò, i ricercatori hanno eseguito calcoli di meccanica quantistica all'avanguardia per testare questa previsione e hanno scoperto che la velocità del suono nell'idrogeno atomico solido è vicina al limite teorico fondamentale.

Professor Chris Pickard, Professore di Scienza dei Materiali all'Università di Cambridge, ha dichiarato:"Le onde sonore nei solidi sono già estremamente importanti in molti campi scientifici. Ad esempio, i sismologi utilizzano le onde sonore avviate dai terremoti nelle profondità interne della Terra per comprendere la natura degli eventi sismici e le proprietà della composizione della Terra. Sono interessanti anche per gli scienziati dei materiali perché le onde sonore sono legate a importanti proprietà elastiche, inclusa la capacità di resistere allo stress".