El resultado -unos 36 km por segundo- es aproximadamente dos veces más rápido que la velocidad del sonido en el diamante, el material más duro conocido en el mundo.
Las ondas, como las de sonido o luz, son perturbaciones que mueven la energía de un lugar a otro. Las ondas sonoras pueden viajar a través de diferentes medios, como el aire o el agua, y se mueven a diferentes velocidades dependiendo de lo que estén atravesando. Por ejemplo, se mueven a través de los sólidos mucho más rápido de lo que lo harían a través de los líquidos o los gases, razón por la cual uno es capaz de oír un tren que se aproxima mucho más rápido si escucha el sonido que se propaga en la vía férrea en lugar de hacerlo a través del aire.
La teoría de la relatividad especial de Einstein establece el límite de velocidad absoluta a la que puede viajar una onda que es la velocidad de la luz, y es igual a unos 300.000 km por segundo. Sin embargo, hasta ahora se desconocía si las ondas sonoras también tienen un límite superior de velocidad cuando viajan a través de sólidos o líquidos.
El estudio, publicado en la revista Science Advances, muestra que la predicción del límite superior de la velocidad del sonido depende de dos constantes fundamentales adimensionales: la constante de estructura fina y la relación de masa entre protones y electrones.
Se sabe que estos dos números desempeñan un papel importante en la comprensión de nuestro Universo. Sus valores, muy ajustados, rigen las reacciones nucleares, como la desintegración de protones y la síntesis nuclear en las estrellas, y el equilibrio entre ambos números proporciona una estrecha «zona habitable» en la que pueden formarse estrellas y planetas y en la que pueden surgir estructuras moleculares que sustenten la vida. Sin embargo, los nuevos hallazgos sugieren que estas dos constantes fundamentales también pueden influir en otros campos científicos, como la ciencia de los materiales y la física de la materia condensada, estableciendo límites a propiedades específicas de los materiales, como la velocidad del sonido.
Los científicos probaron su predicción teórica en una amplia gama de materiales y abordaron una predicción específica de su teoría: que la velocidad del sonido debe disminuir con la masa del átomo. Esta predicción implica que el sonido es el más rápido en el hidrógeno atómico sólido. Sin embargo, el hidrógeno es un sólido atómico sólo a presiones muy altas por encima de 1 millón de atmósferas, presiones comparables a las del núcleo de gigantes gaseosos como Júpiter. A esas presiones, el hidrógeno se convierte en un fascinante sólido metálico que conduce la electricidad como el cobre y se predice que es un superconductor a temperatura ambiente. Por ello, los investigadores realizaron cálculos mecánicos cuánticos de última generación para poner a prueba esta predicción y descubrieron que la velocidad del sonido en el hidrógeno atómico sólido se aproxima al límite fundamental teórico.
El profesor Chris Pickard, catedrático de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Cambridge, afirmó: «Las ondas sonoras en los sólidos son ya enormemente importantes en muchos campos científicos. Por ejemplo, los sismólogos utilizan las ondas sonoras iniciadas por los terremotos en las profundidades del interior de la Tierra para comprender la naturaleza de los fenómenos sísmicos y las propiedades de la composición de la Tierra. También son de interés para los científicos de materiales porque las ondas sonoras están relacionadas con importantes propiedades elásticas, como la capacidad de resistir la tensión».