Определен верхний предел скорости звука

22.10.2020

Международная группа ученых вычислила значение верхнего (максимального) предела скорости распространения звуковых волн. Это значение оказалось равно 36 километрам в секунду, в два раза больше, чем скорость распространения звука в алмазе, самого твердого из всех известных материалов на сегодняшний день.

Волны, такие, как звуковые и электромагнитные, являются колебаниями, которые перемещают заключенную в них энергию из одного места в другое. Звуковые волны могут распространяться в различных средах, в воздухе, в воде и в твердых телах, и в каждой из таких сред скорость распространения звука имеет свое значение. К примеру, чем больше плотность среды, тем быстрее в ней распространяется звук, это объясняет, почему можно узнать о приближении поезда гораздо раньше, прислонив ухо к рельсу железнодорожного пути.

Теория специальной относительности Альберта Эйнштейна устанавливает абсолютный максимальный предел ограничения любой скорости, который равен скорости света в вакууме и составляет около 300 тысяч километров в секунду. Однако, до последнего времени никому не было известно, существует ли какой-то свой верхний предел для скорости распространения звуковых волн.

Проведенные упомянутыми выше учеными предварительные исследования показали, что верхний предел скорости звука может зависеть от значения двух безразмерных фундаментальных констант: постоянной тонкой структуры (fine structure constant) и соотношения массы протона к массе электрона.

Эти два значения, как уже хорошо известно, играют очень большую роль в деле понимания нами природы, строения и "функционирования" Вселенной. Их точно измеренные значения определяют ход ядерных реакций, таких, как распад протонов и процессы термоядерного синтеза, протекающие в недрах звезд. Баланс между этими двумя константами определяет узкую полосу "пригодной для жизни зоны", в которой на поверхности планет могут начать формироваться молекулярные структуры, являющиеся первыми "проблесками" будущей жизни.

Однако, результаты новых исследований указывают на то, что две фундаментальные константы также могут влиять и на другие явления и процессы, имеющие отношение к материаловедению, физике конденсированной материи, где их значения устанавливают некоторые пределы для определенных свойств материала, включая и скорость звука в этих материалах.

Ученые произвели проверку их теории относительно скорости звука на очень широком ряде различных материалов, что позволило подтвердить предположение, что с увеличением массы атома скорость звука в среде этого вещества будет уменьшаться. Это, в свою очередь, подразумевает, что самая большая скорость звука будет в среде твердого атомарного водорода. Однако, такая форма водорода получается только при очень высоких давлениях, выше 1 миллиона атмосфер, что сопоставимо с давлением в ядре газовых гигантских планет, таких, как Юпитер. При таких давлениях водород переходит в твердую металлическую форму, он обладает электрической проводимостью и, согласно некоторым теориям, является сверхпроводником, критическая точка которого находится в диапазоне комнатных температур.

Для расчетов ученые использовали созданную ими квантово-механическую модель металлической атомарной формы водорода. Вычисления, проведенные при помощи этой модели, дали ученым значение скорости звука, очень близкое к фундаментальному пределу, полученному теоретическим путем.

<< Назад: Программируемый контроллер Allen-Bradley CompactLogix 1769 22.10.2020

>> Вперед: Энергия из выдыхаемого людьми углекислого газа 21.10.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Краски из природных кристаллов дают яркий цвет без токсичных пигментов 05.09.2026

Яркие цвета окружают человека повсюду - от лакокрасочных покрытий и тканей до косметики и декоративных материалов. Однако многие привычные красители постепенно разрушаются под воздействием солнечного света, из-за чего поверхность теряет первоначальную насыщенность. Кроме того, некоторые синтетические пигменты содержат токсичные соединения и тяжелые металлы. Исследователи Северо-Восточного университета предложили альтернативный подход, вдохновленный природой, где насыщенные и устойчивые цвета формируются не за счет химических красителей, а благодаря микроскопической структуре материала. Именно такой механизм отвечает за характерное сияние опалов, переливы павлиньих перьев и яркие оттенки крыльев некоторых бабочек. В данном случае цвет возникает не потому, что вещество поглощает определенные длины волн света, а благодаря взаимодействию света с особым расположением мельчайших кристаллов. Они преломляют и отражают свет, вызывая интерференционные эффекты, в результате чего формируются на ...>>

Адаптивный полупроводник программируется светом 05.09.2026

Традиционный подход к развизвитю электроники имеет естественные ограничения: уменьшение размеров элементов становится сложнее, а их характеристики после изготовления практически невозможно изменить. Исследователи инженерного факультета Принстонского университета предложили иной путь. Вместо дальнейшего миниатюризирования существующих компонентов они разработали сверхтонкий полупроводниковый материал, способный менять свои свойства под воздействием света. Новый материал имеет толщину всего в несколько молекул, но при этом обладает необычной способностью многократно перестраивать свои электрофизические характеристики. Обычные полупроводники, применяемые в компьютерах и бытовой электронике, в основном получают заданные свойства еще на этапе производства и затем реагируют на поступающие электрические сигналы. Разработка специалистов из Принстона ведет себя иначе: ее параметры можно изменять уже после изготовления устройства. Секрет такой адаптивности заключается в сочетании сверхтонк ...>>

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Линейная оптика Vossloh-Schwabe с равномерным освещением без бликов 04.09.2026

Плоские светильники должны одновременно обеспечивать высокую яркость, равномерное освещение и компактные размеры. При этом одна из главных технических проблем заключается в необходимости распределить свет от множества светодиодов так, чтобы на поверхности не появлялись яркие пятна и участки с недостаточной освещенностью. Компания Vossloh-Schwabe предлагает решить эту задачу с помощью специальной линейной оптики, предназначенной для светодиодов SMD W2. Оптика 1R разработана таким образом, чтобы формировать однородную яркость без бликов и одновременно уменьшать необходимую высоту светильника. Ее конструкция позволяет эффективнее использовать световой поток светодиодов, что особенно важно при создании тонких плоских осветительных систем. Оптическая эффективность достигает 96%, поэтому большая часть излучения направляется на рабочую поверхность, а потери света остаются минимальными. Главная особенность 1R - широкая фотометрическая диаграмма в форме так называемого "крыла летучей мыши ...>>

Теплицы будущего: ранняя диагностика растений и роботизация производства 03.09.2026

Современная теплица постепенно превращается из обычного сооружения для выращивания растений в высокотехнологичную производственную систему. Камеры, сенсоры и роботизированные платформы позволяют получать значительно больше информации о состоянии культуры и использовать ее для принятия решений. Однако само наличие большого количества датчиков еще не гарантирует практической пользы: важно понимать, насколько точны их показания, удобно ли устанавливать оборудование и действительно ли собранные данные помогают производителю. Именно эти вопросы специалисты Harvestis в Хоогстратене, Бельгия, ранее известного как Proefcentrum Hoogstraten, изучали в ходе испытаний современных сенсорных технологий и роботизированных решений. Особое внимание исследователи уделили автоматическому сбору информации о растениях. На демонстрациях в теплицах были представлены системы IUNU и Hortiworld, причем IUNU Luna предназначена для постоянного мониторинга культуры, прогнозирования урожая и оценки качества выпо ...>>

Случайная новость из Архива Выращен мозг с глазами 21.08.2021 Немецким ученым удалось вырастить мини-мозг с глазами. Этот эксперимент может позволить возвращать зрение людям. Удачные опыты были проведены сотрудниками Университетской больницы Дюссельдорфа. В местной лаборатории они могли вырастить мини-мозг с глазными бокалами, в которых зрительный нерв соединяется со сетчаткой. Новосозданные глаза могут реагировать на свет и посылать сигналы в мозг. Предполагается, что данные опыты позволят лучше исследовать взаимодействия глаз и мозга во время развития эмбрионов. Полученные результаты также позволят лучше моделировать врожденных заболеваний сетчатки, а также проверки лекарств. Исследователям удалось вырастить триста четырнадцать органоидов, три четверти из которых сформировали глазные бокалы. Они появились на тридцатый день, а созревали полностью на пятидесятый день. Примечательно, что у человеческих эмбрионов эти органы развиваются с подобной скоростью. Дальнейшие опыты ученых в этом направлении могут признать неэтичным - даже в таком мини-мозге способны появиться зачатки самосознания.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026