Физики определили верхний предел скорости звука

Ученые провели исследование, опираясь на основу двух безразмерных фундаментальных физических констант.

Британские и российские физики впервые в истории рассчитали максимально возможную скорость звука - 36 километров в секунду.

По словам экспертов, это примерно в два раза больше, чем скорость звука в алмазе, самом твердом известном материале в мире. Результаты исследования опубликованы в издании Science Advances.

Ученые отмечают, что специальная теория относительности Эйнштейна устанавливает абсолютный предел скорости, с которым может двигаться волна. Он равен скорости света, а это примерно 300 тысяч километров в секунду.

Эксперты из Лондонского университета Королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке рассчитали максимально возможную скорость звука на основе двух безразмерных фундаментальных физических констант: постоянной тонкой структуры и отношения масс протона и электрона.

Данные числа играют ключевую роль во многих процессах Вселенной: от их значения зависит ход таких реакций, как распад протона и ядерный синтез в звездах. Авторы исследования предположили, что скорость звука должна уменьшаться с увеличением массы атома.

В ядре газовых гигантов, таких как Юпитер, где давление превышает один миллион атмосфер, водород находится в твердом состоянии, он представляет собой металл, обладающий сверхпроводниковыми свойствами. Таким образом, выполнив сложные квантово-механические расчеты, авторы определили, что скорость звука в твердом атомарном водороде близка к теоретическому фундаментальному пределу.

Результаты исследования будут иметь и серьезное научное применение. В частности, помогут найти пределы таких физических параметров, как вязкость и теплопроводность, используемых в теоретических расчетах, связанных с высокотемпературной сверхпроводимостью.