Rezultatul – aproximativ 36 km pe secundă – este de aproximativ două ori mai rapid decât viteza sunetului în diamant, cel mai dur material cunoscut în lume.
Undele, cum ar fi undele sonore sau luminoase, sunt perturbații care deplasează energia dintr-un loc în altul. Undele sonore se pot deplasa prin medii diferite, cum ar fi aerul sau apa, și se deplasează cu viteze diferite în funcție de mediul prin care trec. De exemplu, ele se deplasează prin solide mult mai repede decât prin lichide sau gaze, motiv pentru care puteți auzi un tren care se apropie mult mai repede dacă ascultați sunetul care se propagă în șinele de cale ferată mai degrabă decât prin aer.
Teoria relativității speciale a lui Einstein stabilește limita absolută a vitezei cu care se poate deplasa o undă, care este viteza luminii și este egală cu aproximativ 300.000 km pe secundă. Cu toate acestea, până acum nu se știa dacă undele sonore au, de asemenea, o limită superioară de viteză atunci când călătoresc prin solide sau lichide.
Studiul, publicat în revista Science Advances, arată că predicția limitei superioare a vitezei sunetului depinde de două constante fundamentale adimensionale: constanta de structură fină și raportul de masă proton-electron.
Se știe deja că aceste două numere joacă un rol important în înțelegerea Universului nostru. Valorile lor fin reglate guvernează reacțiile nucleare, cum ar fi dezintegrarea protonilor și sinteza nucleară în stele, iar echilibrul dintre cele două numere asigură o „zonă locuibilă” îngustă în care se pot forma stele și planete și pot apărea structuri moleculare care să susțină viața. Cu toate acestea, noile descoperiri sugerează că aceste două constante fundamentale pot influența și alte domenii științifice, cum ar fi știința materialelor și fizica materiei condensate, prin stabilirea unor limite pentru proprietăți specifice ale materialelor, cum ar fi viteza sunetului.
Cercetătorii și-au testat predicția teoretică pe o gamă largă de materiale și au abordat o predicție specifică a teoriei lor, conform căreia viteza sunetului ar trebui să scadă odată cu masa atomului. Această predicție implică faptul că sunetul este cel mai rapid în hidrogenul atomic solid. Cu toate acestea, hidrogenul este un solid atomic doar la presiuni foarte mari, de peste 1 milion de atmosfere, presiuni comparabile cu cele din miezul giganților gazoși precum Jupiter. La aceste presiuni, hidrogenul devine un solid metalic fascinant care conduce electricitatea la fel ca și cuprul și se preconizează că este un supraconductor la temperatura camerei. Prin urmare, cercetătorii au efectuat calcule de mecanică cuantică de ultimă generație pentru a testa această predicție și au descoperit că viteza sunetului în hidrogenul atomic solid este aproape de limita fundamentală teoretică.
Profesorul Chris Pickard, profesor de Știința Materialelor la Universitatea din Cambridge, a declarat: „Undele sonore în solide sunt deja extrem de importante în multe domenii științifice. De exemplu, seismologii folosesc undele sonore inițiate de cutremurele de mare adâncime din interiorul Pământului pentru a înțelege natura evenimentelor seismice și proprietățile compoziției Pământului. De asemenea, ele prezintă interes pentru oamenii de știință din domeniul materialelor, deoarece undele sonore sunt legate de proprietăți elastice importante, inclusiv de capacitatea de a rezista la solicitări.”
.