معلومات

ضربات ثقيلة: يقترح الباحثون أن الموجات الصوتية تمتلك كتلة

ضربات ثقيلة: يقترح الباحثون أن الموجات الصوتية تمتلك كتلة

كتب مجموعة من العلماء بحثًا يفترض أن الموجات الصوتية تمتلك كتلة ، مما يعني أن الصوت يتأثر بالجاذبية. تشير الورقة البحثية إلى أن الفونونات قد تحتوي على كمية ضئيلة من الكتلة في مجال الجاذبية "تتوقع أن تكون نتائج الفيزياء الكلاسيكية مثل هذه معروفة منذ وقت طويل" ، كما يقول أنجيلو إسبوزيتو من جامعة كولومبيا ، المؤلف الرئيسي في ورقة. "إنه شيء عثرنا عليه بالصدفة تقريبًا."

الأصوات تسقط

بُني عمل إسبوزيتو وزملاؤه من بحث سابق اقترح أن الفونو لها كتلة في السوائل الفائقة. يأخذ العمل الأخير هذا أبعد من ذلك ، حيث يقدم فكرة أنه يمكنهم إظهار الكتلة في مواد أخرى أيضًا ، مثل السوائل العادية والمواد الصلبة ، وحتى الهواء نفسه.

راجع أيضًا: دراسة جديدة تستخدم موجات صوتية لجعل الأشياء غير مرئية تمامًا

من المحتمل أن تكون الكتلة الفعلية للفونونات صغيرة جدًا. لكنها كبيرة بما يكفي لتكون قابلة للقياس. ومع ذلك ، فإن قياسه سيكشف شيئًا غريبًا حقًا: ستكون كتلة الفونونات سالبة ، بمعنى أنه بدلاً من السقوط ، فإنها ستسقط. يعني هذا السقوط "لأعلى" أنها ستبتعد عن مصدر الجاذبية مثل الأرض.

يقول بينكو: "إذا كانت كتلة جاذبيتها موجبة ، فسوف تنخفض إلى أسفل". "نظرًا لأن كتلتها الثقالية سالبة ، فإن الفونونات تتساقط لأعلى." يعتمد مقدار "السقوط" ، مثل الأجسام ذات الكتلة الإيجابية ، على المادة التي يسافرون خلالها.

على سبيل المثال ، في صوت الماء يتحرك بسرعة 1.5 كيلومتر في الثانية ، فإن الكتلة السالبة للفونون ستجعله ينجرف بسرعة 1 درجة في الثانية. ولكن من المستحيل تقريبًا قياس هذا الانجراف ، لأنه يرتبط بتغيير درجة واحدة فقط على مدى 15 كيلومترًا.

كيف يمكننا قياس ذلك؟

قد تكون أفضل طريقة لقياس كتلة الصوت في وسط ينتقل فيه الصوت ببطء شديد. قد يؤدي المائع الهيليوم الفائق الحيلة ، في مثل هذه البيئة ، يمكن أن يكون صوت السرعة بطيئًا مثل مئات الأمتار في الثانية أو أقل ، وقد يؤدي مرور فونون واحد إلى تحويل ما يعادل المادة في الذرة.

يقترح الباحثون أن هناك طريقة أخرى لمحاولة قياس الكتلة المقترحة ، وهي تجاهل كونها دقيقة والبحث عن علامات واضحة لفونونات حاملة للكتلة من خلال النظر في موجات صوتية شديدة للغاية.

في هذه الحالة ، ستحتاج إلى صوت قوي لإنشاء حدث ، مثل الزلزال. وفقًا لحسابات إسبوزيتو ، فإن هزة 9 على مقياس ريختر ستطلق طاقة كافية بحيث يمكن استخدام الساعات الذرية لقياس التغير في تسارع الجاذبية للموجة الصوتية للزلزال.

ومع ذلك ، هذا حلم تطلعي لأن مثل هذه التكنولوجيا الحساسة غير موجودة بعد. من غير المحتمل أن يؤثر فهم الموجات الصوتية ذات الكتلة على حياتنا اليومية كثيرًا ، لكن اكتشافها الأخير محير للفيزيائيين ولكنه يثبت دائمًا أن هناك شيئًا جديدًا لنتعلمه عن العالم من حولنا.

اكتشاف جديد ملهم

يقول إيرا روثستين من جامعة كارنيجي ميلون ، الذي لم يشارك في هذا البحث: "حتى هذه الورقة ، كان يُعتقد أن الموجات الصوتية لا تنقل الكتلة". "لذا ، من هذا المنطلق ، إنها نتيجة رائعة حقًا. لأنه في أي وقت تجد أي نتيجة جديدة في الفيزياء الكلاسيكية ، نظرًا لأنها كانت موجودة منذ نيوتن ، كنت تعتقد أنها ستكون مفهومة تمامًا. إذا نظرت بعناية كافية ، يمكنك العثور على [أفكار] جديدة حتى في المجالات التي تمت تغطيتها لقرون ".


شاهد الفيديو: معادلة رايدبرج وحساب طول موجة الفوتون (كانون الثاني 2022).