何世紀にもわたる研究の後、科学は音波が実際にどのくらいの速さで最大速度に達するかを初めて発見しました。しかし、音速の上限に到達するには、いくつかの異なる状況が必要です。以下に、研究者たちがどのようにしてそれらを測定することができたのかを示します。
音速：これが研究者がその上限を測定することができた方法です
光の速度の計算とは対照的に、音の速度の測定は、前者に関するアルバート アインシュタインの理論が可能にするほど単純ではなく、広く研究されています。音波の伝播速度は明らかにその媒体に依存します。これは、たとえば空気中の音は、大気の温度、圧力、密度に応じて異なる速度で伝播することを意味します。
ただし、固体では、音波は、たとえば液体または気体状態の場合よりも大幅に高速に達する可能性があります。全体をよりよく想像するには、動いている電車を思い浮かべるとよいでしょう。これは、空気中の音波ではなく、レールの音を通して初めて聞こえます。しかし、固体中の音の最大速度はどれくらいなのかは、これまで解明されていませんでした。これまで明らかだったのは、音波がその密度と弾性特性に応じて異なる速度で移動するということだけでした。
音の最大速度を計算するために、ロンドンのクイーン・メアリー大学の科学者コスティア・トラチェンコと彼のチームは、研究の一環としてかなり型破りな方法を使用しました。つまり、2 つの自然定数に基づいて計算しました。一方では、電磁相互作用の強さを示す微細構造定数。彼らは、陽子と電子の質量比を 2 番目の定数として選択しました。
これが音波の速さです
別の計算オプションのおかげでチームが行うことができた観察の助けを借りて、音の最大速度も決定することができました。音波は固体中を毎秒約 36 キロメートルで伝わります。これは、以前に測定されたダイヤモンドの音速の少なくとも 2 倍です。
ただし、音がこの値に達するのは、非常に特殊な条件下、つまり固体金属になるほどの高圧下にある水素内でのみです。このような状況が見られるのは、木星のような巨大なガス惑星の中心部だけです。
知識がどのような役割を果たすことができるか
「固体中の音波は多くの科学分野にとって非常に重要です」と、研究著者の一人であるケンブリッジ大学のクリス・ピッカード氏は強調する。 「例えば、地震学者は、地震によって発生する音波を使用して、地震現象の性質や地球内部の構成を研究します」と彼は説明します。この結果は、材料の弾性特性と抵抗について多くのことを明らかにするため、材料研究にも関連する可能性があります。
さらに、音速の上限を決定することは、粘性と熱伝導率の特徴を見つけて理解するのに役立つ可能性がある、とトラチェンコ氏は同僚に付け加えた。また、 ブラック ホールの物理学にとっても興味深いものであり、そのエネルギーから私たちは恩恵を受けることができます。 ブラックホールといえば、地球からでも肉眼で見ることができます。