最新發現聲速的上限

2020-10-11 知了一些科技

眾所周知，物質運動最快的速度是光速：約30萬公裡每秒。而聲速的上限一直無法確認。

聲波在不同介質的傳播速度是不同的，在空氣中的傳播速度：空氣（15℃）340m/s ，空氣（25℃）346m/s ；

在水中的傳播速度：蒸餾bai水（25℃）1497m/s ，海水（25℃）1531m/s；

在一些常見固體中的傳播速度：銅（棒） 3750m/s ， 鋁（棒） 5000m/s ，鐵5200m/s。

聲音根據在不同的物質中的傳播速度不同。聲音的傳播也與溫度和阻力及密度不同都有關。會影響聲音的傳播速度。

倫敦瑪麗皇后大學，劍橋大學和Troitsk高壓物理研究所之間的研究合作發現了最快的聲音速度，每秒約36公裡。

研究表明，預測聲速的上限取決於兩個無量綱的基本常數：精細結構常數和質子電子質量比。

科學家測試了他們在各種材料上的理論預測，並提出了關於其理論的一種具體預測，即聲速應隨原子質量而降低。這一預測表明，聲速在固體原子氫中最快。

然而，氫僅在一百萬個大氣壓以上的極高壓力下表現為固體，這一壓力與木星等氣態行星的核心壓力相當。在這種壓力下，氫像銅一樣成為一種金屬固體導電材料，並被認為是室溫下的超導體。

因此，研究人員運用了最先進的量子力學計算以驗證這一預測，並發現在固體原子氫中的聲速接近理論上的極限。

（網圖侵刪）

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    但是你知道宇宙中最大可能的聲速是多少嗎？物理科學家在一項最新科學研究中給出了答案。來自英國和俄羅斯的研究人員在《Science Advances》上發表了論文並計算了聲音的最大速度，結果表明，音速是可以達到地球上測得的最大速度的兩倍。聲音是由介質中的振動產生的機械波，當聲波傳播時，粒子相互碰撞，並在傳播時攜帶能量。介質越硬，受到壓縮越困難，聲音傳播得越快。
  • 從無量綱常數，到聲速極限
    然而，對於聲波來說，我們其實並不知道它在通過固體或液體時是否也存在一個速度上限。最近，一個物理學家團隊通過兩個基本常數預測出，在正常情況下，聲波的傳播速度不能超過36千米/秒。這個極限大約是聲波在空氣中的傳播速度（~340米/秒）的106倍左右，它意味著在地球上自然存在的條件下，任何物質都不能承載超過這個極限的聲波。研究結果被發表在了最近的《科學進展》雜誌上。
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  • 聲速有多快
    但是，直到現在，還不清楚聲波在固體或液體中傳播時是否也具有上限速度。聲波與光波有所不同的是，它是一種通過使相鄰粒子相互作用而傳播的波。所以聲波的傳播速度，取決於通過材料的密度以及內部原子的結合方式。也就是說，一個物質的原子撐死了只能移動這麼快，那麼聲音的速度，也就受到了這種物質原子移動速度的限制。
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  • 聲速的差異及原因
    我們常說的聲速為340米/秒，這是在氣溫15℃且乾燥的空氣中的聲速，而在0℃的乾燥空氣中，聲速為331米/秒，也就是說，聲音會隨著氣溫的下降而變慢。除了溫度，空氣的溼度也會影響到聲速，另外，構成氣體的原子和分子組成發生變化時，聲速也會隨之改變。比如說在0℃的氦氣中，聲速為970米/秒，接近乾燥空氣中的3倍。
  • 量子力學方法計算出聲速上限——每秒36公裡
    近期發表在《科學進展》（Science Advances）期刊上的研究稱，聲波在介質中傳播速度的上限是每秒36公裡。這份研究發現，介質材料的原子質量越大，聲波傳播的速度越小。所以這個研究組推測聲波在固態氫內部傳播的速度將是最快的，並計算得到這個結果。這個速度是聲波在地球上最堅硬的固體——鑽石內傳播速度的兩倍。
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