การวิจัยร่วมกันโดย Queen Mary University of London, Cambridge University และ Institute of High Pressure Physics ใน Troitska ได้ค้นพบความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้ของเสียง
ผลที่ได้คือประมาณ 36 กม. ต่อวินาที - ประมาณสองเท่าของความเร็วเสียงในเพชร ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก
คลื่น เช่น คลื่นเสียงหรือคลื่นแสง เป็นสิ่งรบกวนที่เคลื่อนย้ายพลังงานจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง คลื่นเสียงสามารถเดินทางผ่านตัวกลางต่างๆ เช่น อากาศหรือน้ำ และเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสิ่งที่เดินทางผ่าน ตัวอย่างเช่น รถไฟเดินทางผ่านของแข็งได้เร็วกว่าเดินทางผ่านของเหลวหรือก๊าซ คุณจึงสามารถได้ยินเสียงรถไฟที่กำลังแล่นเข้ามาได้เร็วกว่ามากหากคุณฟังเสียงที่แล่นไปตามรางมากกว่าเสียงผ่านอากาศ
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์กำหนดขีดจำกัดสัมบูรณ์ของความเร็วที่คลื่นสามารถเดินทางได้ ซึ่งเท่ากับความเร็วแสงและเท่ากับประมาณ 300 กิโลเมตรต่อวินาที อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าคลื่นเสียงมีขีดจำกัดความเร็วสูงสุดเมื่อเดินทางผ่านของแข็งหรือของเหลว
การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advancesแสดงให้เห็นว่าการทำนายขีดจำกัดบนของความเร็วของเสียงนั้นขึ้นอยู่กับค่าคงที่พื้นฐานไร้มิติสองค่า ได้แก่ โครงสร้างละเอียดคงที่ และอัตราส่วนมวลของโปรตอนต่ออิเล็กตรอน
นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบการทำนายทางทฤษฎีของพวกเขากับวัสดุหลากหลายชนิด และระบุถึงการทำนายเฉพาะอย่างหนึ่งของทฤษฎีของพวกเขา ซึ่งก็คือความเร็วของเสียงควรลดลงตามมวลอะตอม คำทำนายนี้บอกเป็นนัยว่าเสียงนั้นเร็วที่สุดในไฮโดรเจนปรมาณูที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนเป็นของแข็งที่มีความดันสูงมาก มีมากกว่า 1 ล้านชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นความดันที่เทียบได้กับความดันในแกนกลางของก๊าซยักษ์ เช่น ดาวพฤหัสบดี ที่ความดันเหล่านี้ ไฮโดรเจนจะกลายเป็นของแข็งโลหะแปลก ๆ ที่นำไฟฟ้าได้ในลักษณะเดียวกับทองแดง และคาดการณ์ว่าจะเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้น นักวิจัยจึงทำการคำนวณทางกลเชิงควอนตัมอันล้ำสมัยเพื่อทดสอบการทำนายนี้ และพบว่าความเร็วของเสียงในไฮโดรเจนอะตอมที่เป็นของแข็งนั้นใกล้เคียงกับขีดจำกัดพื้นฐานทางทฤษฎี
ศาสตราจารย์คริส พิกคาร์ด ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ กล่าวว่า "คลื่นเสียงในของแข็งมีความสำคัญมากในด้านวิทยาศาสตร์หลายด้าน ตัวอย่างเช่น นักแผ่นดินไหววิทยาใช้คลื่นเสียงที่เกิดจากแผ่นดินไหวที่อยู่ลึกลงไปในพื้นโลกเพื่อทำความเข้าใจธรรมชาติของผลกระทบจากแผ่นดินไหว เหตุการณ์ และคุณสมบัติขององค์ประกอบของโลก นอกจากนี้ยังเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุเนื่องจากคลื่นเสียงเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติยืดหยุ่นที่สำคัญ รวมถึงความสามารถในการรับน้ำหนัก"
อ่าน: