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Le onde sonore sono portatrici di massa

17.03.2019

Scienziati delle università della Columbia e della Pennsylvania hanno studiato questioni relative al comportamento e alla dispersione delle onde sonore che si propagano in un liquido superfluido, l'elio liquido. Il primo dei loro esperimenti ha mostrato che il suono ha un valore di massa diverso da zero e, a causa di ciò, il suo movimento cade sotto l'influenza del campo gravitazionale globale, in questo caso la forza di gravità.

Il livello di effetti scoperto dagli scienziati è così piccolo che le sue manifestazioni non possono essere avvertite in alcun modo sulla Terra, possono manifestarsi in condizioni molto estreme, quando il "ruggito" stellare generato si muove nell'ambiente di oggetti estremamente densi, come i neutroni stelle. E poi gli effetti dell'interazione di potenti onde sonore con la più forte gravità degli oggetti spaziali possono influenzare in modo significativo i processi che si verificano in questa regione dello spazio.

Mentre gli scienziati hanno confermato la possibilità che le onde sonore abbiano massa in condizioni estreme, stanno ora preparando una serie di esperimenti che dovrebbero confermare che i fononi, le particelle sonore, hanno massa in condizioni normali. Tutto ciò contraddice la teoria esistente, secondo la quale i fononi non hanno massa e i campi gravitazionali non influiscono in alcun modo sul loro moto.

La chiave per risolvere il problema sopra descritto sarà lo studio della propagazione fononica in un mezzo con determinati parametri. In un mezzo ideale, il movimento dei fononi e il trasferimento della quantità di moto possono essere descritti come una delle forme di dispersione lineare che, secondo calcoli teorici, conferisce ai fononi una massa diversa da zero. Ma nella realtà che gli scienziati devono affrontare, tutto è molto peggio, le particelle e i liquidi reali sono tutt'altro che ideali, obbediscono a una miriade di altre leggi fisiche, interagiscono e hanno un'influenza reciproca su altri oggetti vicini.

La massa che gli scienziati troveranno nel fonone è molto piccola. È nello stesso intervallo della quantità di energia di un fotone di luce divisa per il quadrato della velocità della luce, in altre parole, questa massa è molto, molto piccola. Purtroppo, lungi dall'essere stati messi alla prova nella pratica tutti i calcoli teorici e le conferme avanzate dagli scienziati, per questo sarà necessario misurare le variazioni gravitazionali a livello dei singoli atomi raffreddati a una temperatura prossima allo zero assoluto. Ciò diventerà possibile nel prossimo futuro, solo di recente gli scienziati sono stati in grado di sperimentare i condensati di Bose-Einstein nello spazio.

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