Ñëó÷àéíàÿ íîâîñòü èç Àðõèâà Îïðåäåëåí âåðõíèé ïðåäåë ñêîðîñòè çâóêà
22.10.2020
Ìåæäóíàðîäíàÿ ãðóïïà ó÷åíûõ âû÷èñëèëà çíà÷åíèå âåðõíåãî (ìàêñèìàëüíîãî) ïðåäåëà ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêîâûõ âîëí. Ýòî çíà÷åíèå îêàçàëîñü ðàâíî 36 êèëîìåòðàì â ñåêóíäó, â äâà ðàçà áîëüøå, ÷åì ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêà â àëìàçå, ñàìîãî òâåðäîãî èç âñåõ èçâåñòíûõ ìàòåðèàëîâ íà ñåãîäíÿøíèé äåíü.
Âîëíû, òàêèå, êàê çâóêîâûå è ýëåêòðîìàãíèòíûå, ÿâëÿþòñÿ êîëåáàíèÿìè, êîòîðûå ïåðåìåùàþò çàêëþ÷åííóþ â íèõ ýíåðãèþ èç îäíîãî ìåñòà â äðóãîå. Çâóêîâûå âîëíû ìîãóò ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ, â âîçäóõå, â âîäå è â òâåðäûõ òåëàõ, è â êàæäîé èç òàêèõ ñðåä ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêà èìååò ñâîå çíà÷åíèå. Ê ïðèìåðó, ÷åì áîëüøå ïëîòíîñòü ñðåäû, òåì áûñòðåå â íåé ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ çâóê, ýòî îáúÿñíÿåò, ïî÷åìó ìîæíî óçíàòü î ïðèáëèæåíèè ïîåçäà ãîðàçäî ðàíüøå, ïðèñëîíèâ óõî ê ðåëüñó æåëåçíîäîðîæíîãî ïóòè.
Òåîðèÿ ñïåöèàëüíîé îòíîñèòåëüíîñòè Àëüáåðòà Ýéíøòåéíà óñòàíàâëèâàåò àáñîëþòíûé ìàêñèìàëüíûé ïðåäåë îãðàíè÷åíèÿ ëþáîé ñêîðîñòè, êîòîðûé ðàâåí ñêîðîñòè ñâåòà â âàêóóìå è ñîñòàâëÿåò îêîëî 300 òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó. Îäíàêî, äî ïîñëåäíåãî âðåìåíè íèêîìó íå áûëî èçâåñòíî, ñóùåñòâóåò ëè êàêîé-òî ñâîé âåðõíèé ïðåäåë äëÿ ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêîâûõ âîëí.
Ïðîâåäåííûå óïîìÿíóòûìè âûøå ó÷åíûìè ïðåäâàðèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî âåðõíèé ïðåäåë ñêîðîñòè çâóêà ìîæåò çàâèñåòü îò çíà÷åíèÿ äâóõ áåçðàçìåðíûõ ôóíäàìåíòàëüíûõ êîíñòàíò: ïîñòîÿííîé òîíêîé ñòðóêòóðû (fine structure constant) è ñîîòíîøåíèÿ ìàññû ïðîòîíà ê ìàññå ýëåêòðîíà.
Ýòè äâà çíà÷åíèÿ, êàê óæå õîðîøî èçâåñòíî, èãðàþò î÷åíü áîëüøóþ ðîëü â äåëå ïîíèìàíèÿ íàìè ïðèðîäû, ñòðîåíèÿ è "ôóíêöèîíèðîâàíèÿ" Âñåëåííîé. Èõ òî÷íî èçìåðåííûå çíà÷åíèÿ îïðåäåëÿþò õîä ÿäåðíûõ ðåàêöèé, òàêèõ, êàê ðàñïàä ïðîòîíîâ è ïðîöåññû òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà, ïðîòåêàþùèå â íåäðàõ çâåçä. Áàëàíñ ìåæäó ýòèìè äâóìÿ êîíñòàíòàìè îïðåäåëÿåò óçêóþ ïîëîñó "ïðèãîäíîé äëÿ æèçíè çîíû", â êîòîðîé íà ïîâåðõíîñòè ïëàíåò ìîãóò íà÷àòü ôîðìèðîâàòüñÿ ìîëåêóëÿðíûå ñòðóêòóðû, ÿâëÿþùèåñÿ ïåðâûìè "ïðîáëåñêàìè" áóäóùåé æèçíè.
Îäíàêî, ðåçóëüòàòû íîâûõ èññëåäîâàíèé óêàçûâàþò íà òî, ÷òî äâå ôóíäàìåíòàëüíûå êîíñòàíòû òàêæå ìîãóò âëèÿòü è íà äðóãèå ÿâëåíèÿ è ïðîöåññû, èìåþùèå îòíîøåíèå ê ìàòåðèàëîâåäåíèþ, ôèçèêå êîíäåíñèðîâàííîé ìàòåðèè, ãäå èõ çíà÷åíèÿ óñòàíàâëèâàþò íåêîòîðûå ïðåäåëû äëÿ îïðåäåëåííûõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà, âêëþ÷àÿ è ñêîðîñòü çâóêà â ýòèõ ìàòåðèàëàõ.
Ó÷åíûå ïðîèçâåëè ïðîâåðêó èõ òåîðèè îòíîñèòåëüíî ñêîðîñòè çâóêà íà î÷åíü øèðîêîì ðÿäå ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ, ÷òî ïîçâîëèëî ïîäòâåðäèòü ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ìàññû àòîìà ñêîðîñòü çâóêà â ñðåäå ýòîãî âåùåñòâà áóäåò óìåíüøàòüñÿ. Ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, ïîäðàçóìåâàåò, ÷òî ñàìàÿ áîëüøàÿ ñêîðîñòü çâóêà áóäåò â ñðåäå òâåðäîãî àòîìàðíîãî âîäîðîäà. Îäíàêî, òàêàÿ ôîðìà âîäîðîäà ïîëó÷àåòñÿ òîëüêî ïðè î÷åíü âûñîêèõ äàâëåíèÿõ, âûøå 1 ìèëëèîíà àòìîñôåð, ÷òî ñîïîñòàâèìî ñ äàâëåíèåì â ÿäðå ãàçîâûõ ãèãàíòñêèõ ïëàíåò, òàêèõ, êàê Þïèòåð. Ïðè òàêèõ äàâëåíèÿõ âîäîðîä ïåðåõîäèò â òâåðäóþ ìåòàëëè÷åñêóþ ôîðìó, îí îáëàäàåò ýëåêòðè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòüþ è, ñîãëàñíî íåêîòîðûì òåîðèÿì, ÿâëÿåòñÿ ñâåðõïðîâîäíèêîì, êðèòè÷åñêàÿ òî÷êà êîòîðîãî íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå êîìíàòíûõ òåìïåðàòóð.
Äëÿ ðàñ÷åòîâ ó÷åíûå èñïîëüçîâàëè ñîçäàííóþ èìè êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêóþ ìîäåëü ìåòàëëè÷åñêîé àòîìàðíîé ôîðìû âîäîðîäà. Âû÷èñëåíèÿ, ïðîâåäåííûå ïðè ïîìîùè ýòîé ìîäåëè, äàëè ó÷åíûì çíà÷åíèå ñêîðîñòè çâóêà, î÷åíü áëèçêîå ê ôóíäàìåíòàëüíîìó ïðåäåëó, ïîëó÷åííîìó òåîðåòè÷åñêèì ïóòåì.
|