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Os cientistas encontram o limite superior para a velocidade do som
O resultado - cerca de 36 km por segundo - écerca de duas vezes mais rápido que a velocidade do som no diamante, o material mais resistente conhecido no mundo.
Por Queen Mary, - 09/10/2020


Doma­nio paºblico

Uma colaboração de pesquisa entre a Queen Mary University of London, a University of Cambridge e o Institute for High Pressure Physics em Troitsk descobriu a velocidade do som mais rápida possí­vel.

O resultado - cerca de 36 km por segundo - écerca de duas vezes mais rápido que a velocidade do som no diamante, o material mais resistente conhecido no mundo.

Ondas, como ondas sonoras ou de luz , são distúrbios que movem a energia de um lugar para outro. As ondas sonoras podem viajar por diferentes meios, como ar ou a¡gua, e mover-se em velocidades diferentes dependendo do que estãopassando. Por exemplo, eles se movem atravanãs de sãolidos muito mais rápido do que atravanãs de la­quidos ou gases, e épor isso que vocêpode ouvir um trem se aproximando muito mais rápido se vocêouvir o som se propagando nos trilhos em vez de no ar.

A teoria da relatividade especial de Einstein define o limite de velocidade absoluta em que uma onda pode viajar, que éa velocidade da luz, e éigual a cerca de 300.000 km por segundo. No entanto, atéagora não se sabia se as ondas sonoras também tinham um limite superior de velocidade ao viajar atravanãs de sãolidos ou la­quidos.

"As ondas sonoras em sãolidos já são extremamente importantes em muitos campos cienta­ficos. Por exemplo, os sisma³logos usam ondas sonoras iniciadas por terremotos no interior da Terra para compreender a natureza da sa­smica eventos e as propriedades da composição da Terra. Eles também são do interesse dos cientistas de materiais porque as ondas sonoras estãorelacionadas a propriedades ela¡sticas importantes, incluindo a capacidade de resistir ao estresse. "


O estudo, publicado na revista Science Advances , mostra que prever o limite superior da velocidade do som depende de duas constantes fundamentais adimensionais: a constante de estrutura fina e a razãode massa pra³ton-elanãtron.

Esses dois números já são conhecidos por desempenhar um papel importante na compreensão do nosso Universo. Seus valores finamente ajustados governam as reações nucleares , como o decaimento de pra³tons e a sa­ntese nuclear em estrelas, e o equila­brio entre os dois números fornece uma estreita 'zona habita¡vel' onde estrelas e planetas podem se formar e estruturas moleculares de suporte de vida podem emergir. No entanto, as novas descobertas sugerem que essas duas constantes fundamentais também podem influenciar outros campos cienta­ficos, como a ciência dos materiais e a física da matéria condensada, estabelecendo limites para propriedades materiais especa­ficas, como a velocidade do som.

Os cientistas testaram sua previsão tea³rica em uma ampla variedade de materiais e abordaram uma previsão especa­fica de sua teoria de que a velocidade do som deveria diminuir com a massa do a¡tomo. Essa previsão implica que o som éo mais rápido em hidrogaªnio ata´mico sãolido. No entanto, o hidrogaªnio éum sãolido ata´mico a uma pressão muito alta acima de 1 milha£o de atmosferas apenas, pressão compara¡vel a quelas no núcleo de gigantes gasosos como Jaºpiter. Nessas pressaµes, o hidrogaªnio se torna um fascinante sãolido meta¡lico, conduzindo eletricidade, assim como o cobre, e prevaª-se que seja um supercondutor a  temperatura ambiente. Portanto, os pesquisadores realizaram ca¡lculos de meca¢nica qua¢ntica de última geração para testar essa previsão e descobriram que a velocidade de som no hidrogaªnio ata´mico sãolido estãoperto do limite tea³rico fundamental.

O professor Chris Pickard, professor de Ciência de Materiais da Universidade de Cambridge, disse: "As ondas sonoras em sãolidos já são extremamente importantes em muitos campos cienta­ficos. Por exemplo, os sisma³logos usam ondas sonoras iniciadas por terremotos no interior da Terra para compreender a natureza da sa­smica eventos e as propriedades da composição da Terra. Eles também são do interesse dos cientistas de materiais porque as ondas sonoras estãorelacionadas a propriedades ela¡sticas importantes, incluindo a capacidade de resistir ao estresse. "

 

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