Nghiên cứu chung của Đại học Queen Mary ở London, Đại học Cambridge và Viện Vật lý áp suất cao ở Troitska đã phát hiện ra tốc độ âm thanh tối đa có thể.
Kết quả là khoảng 36 km mỗi giây - gấp đôi tốc độ âm thanh trong kim cương, vật liệu cứng nhất thế giới được biết đến.
Sóng, chẳng hạn như sóng âm thanh hoặc sóng ánh sáng, là những nhiễu loạn di chuyển năng lượng từ nơi này sang nơi khác. Sóng âm thanh có thể truyền qua các phương tiện khác nhau, chẳng hạn như không khí hoặc nước và truyền với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào những gì chúng truyền qua. Ví dụ, chúng truyền qua chất rắn nhanh hơn nhiều so với chất lỏng hoặc chất khí, vì vậy bạn có thể nghe thấy tiếng tàu hỏa đang đến nhanh hơn nhiều nếu bạn lắng nghe âm thanh truyền dọc theo đường ray hơn là trong không khí.
Thuyết tương đối đặc biệt của Einstein đặt ra một giới hạn tuyệt đối cho tốc độ mà một làn sóng có thể truyền đi, bằng với tốc độ ánh sáng và xấp xỉ 300 km mỗi giây. Tuy nhiên, cho đến nay người ta vẫn chưa biết liệu sóng âm thanh có giới hạn tốc độ cao hơn khi truyền qua chất rắn hoặc chất lỏng hay không.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, cho thấy rằng sự dự đoán về giới hạn trên của tốc độ âm thanh phụ thuộc vào hai hằng số cơ bản không thứ nguyên: cấu trúc tinh tế không đổi và tỷ số khối lượng của proton so với electron.
Các nhà khoa học đã thử nghiệm dự đoán lý thuyết của họ trên nhiều loại vật liệu và giải quyết một dự đoán cụ thể về lý thuyết của họ, đó là tốc độ âm thanh sẽ giảm theo khối lượng nguyên tử. Lời tiên tri này ngụ ý rằng âm thanh là nhanh nhất trong hydro nguyên tử rắn. Tuy nhiên, hydro là chất rắn có áp suất rất cao, vượt quá 1 triệu atm, áp suất tương đương với áp suất trong lõi của những hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc. Ở những áp suất này, hydro trở thành một chất rắn kim loại kỳ lạ dẫn điện giống hệt như đồng và được dự đoán là chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã thực hiện các tính toán cơ học lượng tử tiên tiến nhất để kiểm tra dự đoán này và phát hiện ra rằng tốc độ âm thanh trong hydro nguyên tử rắn gần với giới hạn cơ bản lý thuyết.
Giáo sư Chris Pickard, Giáo sư Khoa học Vật liệu tại Đại học Cambridge, cho biết: “Sóng âm thanh trong chất rắn rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học. Ví dụ, các nhà địa chấn học sử dụng sóng âm thanh do động đất sâu bên trong Trái đất gây ra để hiểu bản chất của các hiệu ứng địa chấn, sự kiện và tính chất của thành phần Trái đất. Chúng cũng được các nhà khoa học vật liệu quan tâm vì sóng âm thanh có liên quan đến các đặc tính đàn hồi quan trọng, bao gồm khả năng chịu tải."
Đọc thêm:
- Những chú chó của quân đội Mỹ sẽ được đeo kính thực tế tăng cường
- Màn hình điện thoại thông minh của tương lai có thể được làm bằng gỗ trong suốt