Физики рассчитали предельную скорость звука

Ученые из Лондонского университета королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в московском Троицке впервые рассчитали максимальную скорость звука. Данные опубликованы в журнале Science Advances, коротко о них сообщают РИА «Новости».

Установлено, что скорость звука определяется упругостью и плотностью среды. В газах и жидкостях она меньше, в твердых телах — больше. Исследователи предположили, что скорость волны уменьшается с увеличением массы атома. Они проверили гипотезу на различных материалах и пришли к выводу, что максимальное значение будет получено в твердом атомарном водороде. В таком виде газ может находиться, например, на планете Юпитер, где давление превышает один миллион атмосфер.

Расчет производился на основе двух безразмерных фундаментальных физических констант: постоянной тонкой структуры и отношения масс протона и электрона. От этих двух чисел зависит ход таких реакций, как распад протона и ядерный синтез.

Выполнив сложные квантово-механические расчеты, авторы исследования получили конечную цифру – 36 километров в секунду. Это примерно в два раза больше, чем скорость звука в алмазе, который является самым твердым из известных материалов. И более, чем в тысячу раз меньше предельной скорости света, вычисленную Эйнштейном в рамках теории относительности, – 300 000 км в секунду.

По мнению ученых, установление предельной скорости звука поможет в дальнейшем найти пределы таких физических параметров, как вязкость и теплопроводность, используемых в изучении высокотемпературной сверхпроводимости, хромоплазмы и черных дыр.

Ранее на канале «Наука» были представлены Нобелевские лауреаты 2020 года в области физики.

Фото: Shutterstock