Звукові хвилі можуть бути носіями маси

Опубликованно 20.03.2019 01:15

Коли ми думаємо про звукових хвилях, ми думаємо про невидимих коливання, що поширюються в повітрі, які, згідно з фізичної теорії, не мають ніякої маси. Але таке уявлення про звук, можна так сказати, вже застаріло, нещодавно групі вчених вдалося отримати нові докази, що звукові частинки можуть містити крихітне кількість маси. А ця маса, незважаючи на її малу величину, може виробляти свої власні гравітаційні поля, які необхідно враховувати при деяких наукових дослідженнях та вивчення космічного простору.

Давайте проведемо простий експеримент - вдарте по м'ячу, надавши йому деяку кількість додаткової енергії. Відповідно до теорії Ейнштейна, надавши прискорення м'яча, ви дали йому крихітну частину додаткової маси. Тепер уявіть, що в ролі м'яча виступає крихітна частинка, а в ролі удару - звукова хвиля, і над цим каменем спотикання фізики "ламали списи" протягом кількох десятиліть, намагаючись з'ясувати, чи впливає додатковий імпульс від звукової хвилі на загальну масу коливається частинки.

Вчені з Колумбийсого і Пенсільванського університетів займалися дослідженнями питань, пов'язаних з поведінкою і розсіюванням звукових хвиль, що поширюються в середовищі надтекучою рідини, рідкого гелію. Перші з проведених ними експериментів показали, що звук має ненульове значення маси і, завдяки цьому, його рух потрапляє під вплив глобального гравітаційного поля, сили земного тяжіння в даному випадку.

Рівень виявлених вченими ефектів настільки малий, що його прояви ніяк не можуть стати відчутними на Землі, вони можуть проявлятися у досить надзвичайних умовах, коли породжуваний зоряний "рев" рухається в середовищі надзвичайно щільних об'єктів, таких, як нейтронні зірки. І тоді ефекти взаємодії потужних звукових хвиль з сильною гравітацією космічних об'єктів може помітно впливати на що відбуваються в цій області простору процеси.

В той час, як вчені підтвердили можливість наявності маси у звукових хвиль при надзвичайних умовах, вони зараз готують ряд експериментів, які повинні підтвердити, що фонони, звукові частинки, що мають масу і при нормальних умовах. Це все суперечить існуючій теорії, згідно з якою фонони не мають маси і гравітаційні поля ніяк не впливають на їх рух.

Ключем до вирішення описаної вище проблеми стане вивчення розповсюдження фононів в середовищі з заданими параметрами. В ідеальній середовищі рух фононів і передача імпульсу руху можуть бути описані, як одна з форм лінійної дисперсії, яка, згідно з теоретичними розрахунками, надає фононам ненульову масу. Але в реальності, з якою доведеться зіткнутися вченим, все йде набагато гірше, реальні частки і рідини далекі від ідеальних, вони слухаються масі інших фізичних законів, взаємодіють та чинять взаємний вплив на інші прилеглі об'єкти.

Маса, яку збираються виявити вчені у фонона, дуже мала. Вона знаходиться в тому ж проміжку, що і кількість енергії фотона світла, поділеної на квадрат швидкості світла, іншими словами ця маса дуже і дуже мала. На жаль, далеко не всі теоретичні викладки і підтвердження, висунуті вченими, були перевірені на практиці, для цього потрібно виміряти гравітаційні зміни на рівні окремих атомів, охолоджених до температури, близької до абсолютного нуля. Це стане можливим у найближчому майбутньому, лише тільки недавно вчені отримали можливість експериментів з конденсатом Бозе-Ейнштейна в космосі.

Поки ще не до кінця ясно, до чого може призвести зроблене вченими відкриття. То як приклад його застосування, то в якості жарту, вчені використовували свою теорію для того, щоб "зважити" таке явище, як землетрус. Згідно з їх розрахунками, звук, вироблений сильним руйнівним землетрусом, може мати масу близько мільярда кілограмів.

Нагадаємо, раніше вчені заявили, що звукові хвилі мають негативну гравітацію.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на сторінку Bigmir)net на Facebook: facebook.com/bigmir.net.

Категория: Наука