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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".