基本物理学：科学家发现尽可能快的声音

时间：2022-05-14 09:25:02 来源：

伦敦大学玛丽大学的研究合作，剑桥大学和锡特克斯高压物理研究所发现了最快的声音速度。

结果 - 大约36公里/秒 - 大约是钻石的声音速度的两倍，是世界上最严重的已知材料。

诸如声音或光波的波是从一个地方移动到另一个地方的障碍。声波可以穿过不同的介质，如空气或水，并根据他们的旅行方式移动不同的速度。例如，它们通过液体或气体更快地移动固体，这就是为什么如果您在轨道轨道中的声音而不是通过空气中传播的声音，您可以更快地听到接近的火车。

爱因斯坦的特殊关系理论设定了波可以行驶的绝对速度限制，这是光速的，等于每秒约300,000公里。然而，直到现在，目前尚不知道在通过固体或液体行驶时声波的声波也具有上限。

在科学进步期刊上发表的研究表明，预测声速的上限取决于两个无量纲基本常数：细结构恒定和质子 - 电子质量比。

已经知道这两个数字在理解我们的宇宙方面发挥着重要作用。它们的精细调整值控制核反应，如质子衰减和核合成的星星中，两个数字之间的平衡提供了一个狭窄的“可居住区”，星星和行星可以形成和寿命，支持的分子结构可以涌现。然而，新发现表明，这两个基本常数也可以通过将限制设定为特定材料特性，例如声速等特定材料特性来影响其他科学领域，例如材料科学和凝聚态物理学。

科学家对广泛的材料进行了理论预测，并解决了对其理论的一个具体预测，即声速随着原子的质量减少。该预测意味着声音是固体原子氢中最快的。然而，氢是原子固体，在非常高的压力高于100万大气压，压力与汽油巨头的核心相当的压力相当。在那些压力下，氢气变为像铜一样迷人的金属固体导电电力，并且预测是室温超导体。因此，研究人员进行了最先进的量子力学计算以测试这种预测，发现固体原子氢气中的声速接近理论基本极限。

剑桥大学材料科学教授Chris Pickard教授说：“在许多科学领域，固体的声音已经很重要。例如，地震学家使用地球内部地震发起的声波来了解地震事件的性质和地球组成的性质。对于材料科学家来说，他们也感兴趣，因为声波与重要的弹性物质有关，包括抵抗压力的能力。“

Kostya Trachenko教授，玛丽皇后皇后皇后教授：“我们认为这项研究的结果可以通过帮助我们找到和理解不同性质的限制，例如对高温超导，夸克 - 胶质等离子体甚至黑洞物理学的粘度和导热率等不同性质的限制。”

参考：K.Trachenko，B. Monserrat，C. J. Pickard和V.B.Brazhkin，2020年10月8日，K.Trachenko，B.·帕特拉德和V.V.Brazhkin的声音速度“。
10.1126 / sciadv.abc8662

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