Digital Tهينك Tank (DTT)

حدد العلماء أقصى سرعة ممكنة للصوت


وضعت مجموعة دولية من العلماء حداً أعلى لسرعة الصوت ، وهو حوالي 36 كيلومترًا في الثانية. حتى الآن ، تم قياس أعلى سرعة للصوت بماسة وكانت فقط حوالي نصف الحد الأقصى المعلن.


يمكن أن تخترق الموجات الصوتية وسائط مختلفة مثل الهواء أو الماء. اعتمادًا على ما يعبرونه ، يتحركون بسرعات مختلفة. على سبيل المثال ، تتحرك بسرعة أكبر عبر المواد الصلبة مقارنة بالسوائل أو الغازات ، لذلك يمكن سماع صوت قطار قادم في وقت أقرب إذا كنت تستمع إلى الصوت الذي يسافر على طول الطريق وليس في الهواء.

تضع نظرية النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين حدًا مطلقًا للسرعة التي يمكن للموجة أن تنتشر بها ، أي سرعة الضوء ، والتي تبلغ حوالي 300.000 ألف كيلومتر في الثانية. ومع ذلك ، لا يُعرف حتى الآن ما إذا كان للموجات الصوتية أيضًا حد أقصى للسرعة عند عبور المواد الصلبة أو السائلة. حتى الأن. اكتشف العلماء في جامعة كوين ماري بلندن ، وجامعة كامبريدج ، ومعهد فيزياء الضغط العالي في ترويكسك ، روسيا ، أن سرعة الصوت تعتمد على ثابتين أساسيتين بلا أبعاد: الثابت البنيوي الدقيق ونسبة كتلة البروتون إلى الإلكترون. نتائج أعمالهم في المجلة "علم السلف"قد تم النشر. (مصدر الصورة: Pixelbay)


سرعة الصوت

بدأ كوستيا تراشينكو من جامعة كوين ماري في لندن وزملاؤه أبحاثهم باثنين من الثوابت الفيزيائية المعروفة: نسبة كتلة البروتون إلى كتلة الإلكترون والثابت الهيكلي الدقيق الذي يميز قوة التفاعلات بين الجسيمات المشحونة. وفقًا لتراشينكو ، لدينا فكرة جيدة عن هذه القيم. إذا تم تغييرها قليلاً على الأقل ، فلن يبدو الكون كما هو. - إذا قمنا بتغيير هذه الثوابت بنسبة قليلة ، فقد لا يعود البروتون مستقرًا ، وحتى العمليات في النجوم يمكن أن تتوقف ، مما قد يؤدي إلى تخليق العناصر الثقيلة ، بحيث لا يوجد المزيد من الكربون ولا مزيد من الحياة ، "يقول تراتشينكو.


يلعب هذان الثابتان دورًا مهمًا في فهم كوننا. تتحكم قيمها المضبوطة بدقة في التفاعلات النووية مثل تحلل البروتون والاندماج النووي في النجوم ، ويضمن التوازن بينهما وجود محيط بيئي ، أي مكان حول النجوم حيث تتمتع الكواكب بالظروف المناسبة لاستمرار الحياة. ومع ذلك ، تشير الاكتشافات الجديدة إلى أن هذين الثابتين الأساسيتين يمكنهما التأثير على مجالات أخرى من العلوم ، مثل علم المواد وفيزياء المادة المكثفة ، من خلال وضع حدود معينة لخصائص المواد ، مثل سرعة الصوت.

هذه الثوابت تحكم الكون وتقتصر سرعة الصوت عليها. تحدد سرعة الضوء الحد الأقصى للسرعة في الكون. يحدد الثابت الهيكلي الدقيق القوة التي تتفاعل بها الجسيمات المشحونة كهربائيًا مع بعضها البعض. بالاقتران مع ثابت آخر - نسبة كتل البروتون والإلكترون - ينتج عن هذه الأرقام حد لسرعة الصوت.

السرعة القصوى للصوت

الصوت عبارة عن موجة تنتشر مسببة تفاعل الجسيمات المجاورة ، لذلك تعتمد سرعتها على كثافة المادة وطريقة اتصال الذرات الموجودة فيها. لقد استفاد تراشينكو وزملاؤه من هذه الحقيقة ، وقاموا ، جنبًا إلى جنب مع نسبة كتلة البروتون إلى الإلكترون وثابت البنية الدقيقة ، بحساب السرعة القصوى التي يمكن أن يتحرك بها الصوت نظريًا في أي سائل أو صلب: حوالي 36 كيلومترًا في الثانية. - كان من المعتقد على نطاق واسع أن الصوت في الماس وصل إلى أعلى سرعة لأنه كان أصعب مادة ، لكننا لم نكن نعرف ما إذا كانت هناك قيود أساسية من الناحية النظرية على السرعة التي يمكن أن يتحرك بها الصوت "، كما يقول تراتشينكو.