
科学家发现了最快的声音速度,每秒22英里(36公里)。
声波以不同的速度移动固体,,,,液体和气体,在物质状态中 - 例如,与较冷的液体相比,它们在较温暖的液体中行驶更快。伦敦皇后大学的物理学家Kostya Trachenko和他的同事们想找出声音速度的上限。
这项练习在很大程度上是理论上的:研究人员发现,答案的速度大约是声音通过固体钻石移动的两倍,取决于宇宙中的一些基本数字。第一个是良好的结构常数,该数字描述了将电磁力固定在一起的数字基本颗粒例如电子和质子。 (恰好约为1/137。)第二个是一种材料的质子与电子质量比,这听起来是材料原子结构内质子和质量的质量比。
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在现实世界中无法测试这个理论上的最高速度,因为数学预测声音以最低质量的最高速度移动原子。最低的质量原子是氢气,但氢不是固体 - 除非其在超粉压压力下,却比地球大气的强度高一百万倍。这可能发生在像木星这样的天然气巨头的核心,但是在附近的任何地方都不会发生科学测试。
因此,取而代之的是,Trachenko和他的同事转向量子力学和数学,以计算出通过固体原子的声音拉链的情况氢。他们发现,声音可以接近79,200 mph的理论极限(127,460 km/h),从而确认其初始计算。相反,空气中的声速约为767 mph(1,235 km/h)。
在如此极端和特定的环境中声音的运动似乎并不重要,但是由于声波是分子的振动,因此声音速度与许多其他材料的特性有关,例如抵抗压力的能力,研究的共同作者克里斯·皮卡德(Chris Pickard在一份声明中说。因此,理解声音的基本原理可以帮助在极端情况下阐明材料的其他基本特性。
例如,先前的研究表明,固体原子氢可以是超导体。因此,了解其基本属性对于将来的超导性研究可能很重要。声音还可以揭示更多有关大爆炸后瞬间构成宇宙的夸克和胶子的热混合,并且可以应用于重力井周围的奇怪物理,这些物理是黑洞的。 (其他研究人员都研究了”声音黑洞“收集对这些宇宙对象的见解。)
Trachenko说:“我们认为,这项研究的发现可以通过帮助我们找到和理解不同特性的限制,例如粘度和导热率,与高温超导性,夸克 - 格鲁隆等离子体甚至黑洞物理学相关,甚至可以采用进一步的科学应用。”
研究人员于10月9日在期刊上报道了他们的发现科学进步。
最初发表在现场科学上。