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È stato determinato un limite superiore alla velocità del suono

22.10.2020

Un gruppo internazionale di scienziati ha calcolato il valore del limite superiore (massimo) della velocità di propagazione delle onde sonore. Questo valore risultò essere di 36 chilometri al secondo, il doppio della velocità del suono nel diamante, il materiale più duro oggi conosciuto.

Le onde, come il suono e le onde elettromagnetiche, sono vibrazioni che spostano l'energia in esse contenuta da un luogo all'altro. Le onde sonore possono propagarsi in vari mezzi, nell'aria, nell'acqua e nei solidi, e in ognuno di questi mezzi la velocità di propagazione del suono ha il suo valore. Ad esempio, più denso è il mezzo, più velocemente il suono viaggia attraverso di esso, il che spiega perché puoi conoscere l'approccio di un treno molto prima avvicinando l'orecchio al binario del binario.

La teoria della relatività speciale di Albert Einstein stabilisce un limite massimo assoluto a qualsiasi limite di velocità, che è uguale alla velocità della luce nel vuoto ed è di circa 300 chilometri al secondo. Tuttavia, fino a tempi recenti, nessuno sapeva se esistesse un limite massimo per la velocità di propagazione delle onde sonore.

Studi preliminari effettuati dagli scienziati sopra citati hanno dimostrato che il limite superiore della velocità del suono può dipendere dal valore di due costanti fondamentali adimensionali: la costante di struttura fine e il rapporto tra la massa del protone e la massa dell'elettrone .

Questi due significati, come è già noto, giocano un ruolo molto importante nella nostra comprensione della natura, della struttura e del "funzionamento" dell'Universo. I loro valori misurati con precisione determinano il corso delle reazioni nucleari, come il decadimento dei protoni e i processi di fusione termonucleare, che si verificano all'interno delle stelle. L'equilibrio tra queste due costanti definisce una stretta fascia di "zona vivibile" in cui le strutture molecolari possono iniziare a formarsi sulla superficie dei pianeti, che sono i primi "sguardi" della vita futura.

Tuttavia, i risultati di una nuova ricerca indicano che le due costanti fondamentali possono influenzare anche altri fenomeni e processi legati alla scienza dei materiali, la fisica della materia condensata, dove i loro valori fissano alcuni limiti per alcune proprietà dei materiali, inclusa la velocità del suono in questi materiali . .

Gli scienziati hanno testato la loro teoria sulla velocità del suono su una gamma molto ampia di materiali diversi, il che ha permesso di confermare l'ipotesi che all'aumentare della massa di un atomo, la velocità del suono nel mezzo di questa sostanza diminuirà. Questo, a sua volta, implica che la massima velocità del suono sarà nel mezzo dell'idrogeno atomico solido. Tuttavia, questa forma di idrogeno viene prodotta solo a pressioni molto elevate, superiori a 1 milione di atmosfere, che è paragonabile alla pressione al centro di pianeti giganti gassosi come Giove. A tali pressioni, l'idrogeno diventa una forma metallica solida, ha conducibilità elettrica e, secondo alcune teorie, è un superconduttore il cui punto critico è nell'intervallo della temperatura ambiente.

Per i calcoli, gli scienziati hanno utilizzato il modello quantomeccanico creato per la forma atomica metallica dell'idrogeno. I calcoli effettuati utilizzando questo modello hanno fornito agli scienziati un valore per la velocità del suono molto vicino al limite teorico fondamentale.

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Il rumore del traffico ritarda la crescita dei pulcini 06.05.2024

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Altoparlante wireless Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

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Notizie casuali dall'Archivio

L'acqua può avere diversi stati liquidi 21.11.2020

Gli scienziati hanno dimostrato sperimentalmente che l'acqua superraffreddata può esistere sotto forma di due fasi liquide immiscibili con densità diverse. I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Science.

L'acqua è una delle sostanze più comuni. Allo stesso tempo, ha proprietà fisiche uniche: quando la pressione e la temperatura cambiano, si comporta in modo diverso dagli altri liquidi. Le anomalie degli stati di fase dell'acqua sono studiate da fisici e chimici di tutto il mondo da molti anni.

Tutti hanno familiarità con il solito stato liquido dell'acqua a temperatura normale. Tuttavia, trent'anni fa, gli scienziati hanno suggerito che a temperature estremamente basse, l'acqua potrebbe avere diversi stati liquidi.

Ricercatori provenienti da Stati Uniti, Canada, Svezia e Corea del Sud, guidati da Nicolas Giovambattista, professore alla City University di New York e capo del Dipartimento di Fisica del Brooklyn College, hanno dimostrato sperimentalmente che a meno 63 gradi Celsius può esistere acqua a bassa pressione come liquido a bassa densità e ad alta - sotto forma di liquido ad alta densità.

Questi due liquidi hanno proprietà notevolmente diverse: differiscono per densità del 20 percento e, in condizioni appropriate, non si mescolano tra loro, come olio e acqua.

L'ipotesi controintuitiva è stata una delle questioni più importanti nella chimica e nella fisica dell'acqua sin dall'inizio. Questo perché gli esperimenti in cui è possibile ottenere due stati liquidi contemporaneamente sono molto difficili a causa dell'apparentemente inevitabile formazione di ghiaccio in condizioni in cui teoricamente dovrebbero esistere due liquidi.

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