Avem tot mai multe dovezi că undele sonore au masă

0
În mod normal când ne gândim la undele sonore, avem imaginea unor vibrații invizibile fără greutate ce călătoresc prin aer – fără nicio masă.

Este foarte posibil ca acest lucru să se schimbe. Fizicienii tocmai au produs dovezi că particulele sonore pot purta cantități minuscule de masă. Asta înseamnă că acestea pot produce propriile lor câmpuri gravitaționale – ceea ce ar putea să însemne o mare descoperire pentru înțelegerea spațiului.

Dar să facem un pas în spate și să mergem la esență. Dacă lovești o minge, pui energie în ea. Einstein ți-ar fi spus că ai contribuit puțin și la masă accelerând-o.

Dacă acea minge este o particulă minusculă, iar șutul este o undă sonoră, îți poți imagina un fenomen similar. Cu toate acestea, de decenii bune fizicienii s-au contrazis dacă momentul unui val de particule ce oscilează poate adăuga masă.

Anul trecut fizicianul Alberto Nicolis de la Columbia University din New York a lucrat cu un coleg de la the University of Pennsylvania din Philadelphia pentru a investiga cum diferite unde se atenuează și se împrăștie într-un fluid super-răcit de heliu.

Ei au demonstrat nu numai că sunetul poate genera o valoare diferită de zero pentru masă, dar că acesta ar putea în mod ciudat să ”plutească” de-a lungul câmpurilor anti-gravitaționale, într-un sens anti-gravitațional.

Probabil că fenomenul nu înseamnă mare lucru pentru fenomenele relativ în surdină ale bubuiturilor și a scârțâiturilor de pe Pământ ci pentru ”răgetele” stelare din obiectele dense precum stelele neutronice, în acest caz devenind importante interacțiunile dintre undele sonore masive și gravitație.

Cu toate că cei doi cercetători au confirmat această posibilitate, aceasta este limitată unui set limitat de condiții. De aceea Nicolis a folosit un set nou de tehnici de testare pentru a demonstra că sunetele au masă în interiorul fluidelor ordinare și a solidelor și chiar își crează propriul câmp gravitațional.

Concluzia lor nouă contrazice perspectiva prin care fotonii nu au masă. Mișcarea lor nu diar răspunde unui câmp gravitațional în moduri ciudate ci sunt și sursă a unui câmp propriu.

Într-un sens Newtonian, aceasta est însăși definiția masei.

Și atunci de ce există atâta confuzie în această chestiune?

Problema principală este modul în care undele se mișcă într-un mediu. La fel cum o undă de lumină este numită foton, o undă de vibrație poate fi văzută ca o unitate numită fonon.

Imaginează-ți că stai nemișcat la un concert rock, bucurându-te de spectacol. Masa corpului tău este aceiași ca cea de dimineață atunci când ai coborât de pe cântar. Apoi începe o melodie tare și vecinul tău te împinge, accelerându-ți corpul.

Legea lu Einstein – cea care spune că energia este egală cu masa ori viteza luminii la pătrat – spune că infima bucată de energie pe care o câștigi din împingere este tot masă. Ciocnindu-te de persoana de lângă tine, energia se transferă în aceasta împreună cu o imperceptibilă cantitate de masă.

În această metaforă, lanțul de împingeri de corpuri merge înainte și înapoi prin mulțimea de fononi și, deoarece este un transfer de energie, poți să fii iertat dacă te gândești imediat la o mișcare de mase.

În asemenea condiții, mișcarea perfectă înainte-înapoi ale corpurilor și transferul direct de moment poate fi descris ca o formă liniară de dispersie.

Pentru că nivelurile de energie pot fluctua în timpul acestui joc înainte-înapoi, corpul tău se resetează pentru a întregului ciclu de fononi o lipsă de masă generală. Dispersia generală dă fiecărui fonon o masă netă de numai o fracțiune, la fel ca în cazul fotonilor.

Însă realitatea nu este întotdeauna atât de directă.

Undele luminoase care se mișcă prin vid și fononii într-un material teoretic perfect ar putea fi liniari, însă solidele și fluidele care interacționează unele cu celelalte urmează o varietate de alte legi în funcție de anumite câmpuri și influențe.

Acestea sunt destul de complicate și se nasc din starea mediului și a componentelor acestuia.

În acest caz folosind aproximații cunoscute sub numele de teoria câmpului efectiv, Nicolis și colegii Angelo Esposito și Rafael Krichevsk de la Columbia University, au înțeles într-un mod mai extins cum călătoresc fononii prin asemenea medii și cum să calculeze răspunsul acestora la un câmp gravitațional.

Ceea ce ei au demonstrat este faptul că și în aceste condiții ”haotice ale lumii reale”, undele sonore ar putea să poarte masă.

Ca să fie clar, masa nu este chiar mare, cum ne-am aștepta de altfel. Vorbim despre aproape aceiași cantitate de energie din fonon împărțită la pătratul vitezei luminii. Deci… extrem de mică.

Este important să ținem minte și faptul că matematica din spatele acestei afirmații nu a fost pusă la test încă. Dacă așezăm fundația sunetului deoparte, cineva are nevoie să măsoare schimbările de gravitație din atomi răciți aproape de zero absolut, ceva ce ar putea să fie posibil în condițiile în care explorăm asemenea condensate în spațiu.

Alternativ, oamenii de știință au sugerat că ar putea să fie mai simplu să cântărească un cutremur. Sunetul generat de un cutremur mare ar putea avea miliarde de kilograme de masă.

Încearcă cineva?

Studiul a fost publicat în Physical Review Letters.

sursa: https://www.sciencealert.com/a-new-study-backs-up-claims-that-sound-waves-really-do-have-mass-after-allAflă cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
Sincron

Există o legătură invizibilă, de cele mai multe ori, care este un elixir misterios, o undă pe care de cele...

Închide