Всем известна максимально возможная скорость волны, а именно – скорость света, 300 000 км/с. А вот наибольшая скорость звука оставалась загадкой. Но недавний совместный проект российских и британских физиков наконец ее определил.
Известно, что скорость звуковой волны зависит от среды, в которой она распространяется. Чем плотнее тело, тем выше скорость звука. Так, приложив ухо к рельсам, можно услышать поезд намного раньше, чем шум от него дойдет по воздуху.
Ученые из Института физики высоких давлений в Троицке, Лондонского университета Королевы Марии и Кембриджского университета предположили, что скорость звука обратно пропорциональна массе атома. То есть чем она больше, тем медленнее скорость звука. Соответственно, для наибольшего показателя она должна достигать в твердом атомарном водороде.
Это вещество присутствует, в частности, в ядрах газовых гигантов. Так, в ядре Юпитера, где давление превышает один миллион атмосфер, водород переходит в твердое состояние. Здесь он представляет собой металл со сверхпроводниковыми свойствами.
С помощью квантово-механических расчетов авторы исследования определили, что скорость звука в твердом атомарном водороде приближается к теоретическому фундаментальному пределу. Максимальный показатель составил 36 км/с.
Это знание может использоваться в научной сфере, например, для определения вязкости и теплопроводности в теоретических расчетах, связанных с высокотемпературной сверхпроводимостью или физикой черных дыр.
Использование скорости звука в твердых телах при расчетах – не новшество. Сегодня этот метод активно применяется в сейсмологии, где звуковые волны от землетрясений используют для изучения строения планеты. А недавно ученые научились по звуку подводного землетрясения отслеживать глобальное потепление.