Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat eine Arbeit geschrieben, in der theoretisiert wird, dass Schallwellen Masse besitzen, was bedeuten würde, dass Schall durch die Schwerkraft beeinflusst wird. Die Arbeit legt nahe, dass Phononen in einem Gravitationsfeld möglicherweise eine winzige Menge an Masse haben. „Sie würden klassische physikalische Ergebnisse erwartenwie dieser, der schon lange bekannt ist “ sagt Angelo Esposito von der Columbia University, der Hauptautor des Papiers. „Darauf sind wir fast zufällig gestoßen.“
Geräusche fallen auf
Die Arbeit von Esposito und seinen Kollegen basiert auf früheren Forschungen, die darauf hinwiesen, dass Phonos Masse haben. Superfluide . Die neueste Arbeit geht noch einen Schritt weiter und bietet die Idee, dass sie auch in anderen Materialien wie normalen Flüssigkeiten und Feststoffen und sogar in der Luft selbst Masse aufweisen könnten.
SIEHE AUCH: NEUE STUDIE VERWENDET TONWELLEN, UM OBJEKTE VOLLSTÄNDIG UNSICHTBAR ZU MACHEN
Die tatsächliche Masse der Phononen ist wahrscheinlich sehr, sehr klein. Aber groß genug, um messbar zu sein. Eine Messung würde jedoch etwas wirklich Seltsames ergeben: Die Masse der Phononen wäre negativ, was bedeutet, dass sie fallen, anstatt herunterzufallen"Auf". Dieser "auf" fallen bedeutet, dass sie sich von einer Gravitationsquelle wie der Erde entfernen würden.
„Wenn ihre Gravitationsmasse positiv wäre, würden sie nach unten fallen“, sagt Penco. „Da ihre Gravitationsmasse negativ ist, fallen Phononen nach oben.“ Wie bei positiv massierten Objekten hängt die Menge an „Fall“ davon ab, durch welches Material sie reisen.
Wenn sich beispielsweise Wasserschall mit 1,5 Kilometern pro Sekunde bewegt, würde die negative Masse des Phonons dazu führen, dass es mit etwa 1 Grad pro Sekunde driftet. Eine Aufschlüsselung dieser Drift ist jedoch fast unmöglich zu messen, da sie mit einer Änderung von nur korreliert1 Grad über 15 Kilometer.
Wie können wir das messen?
Ein besserer Weg, um die Schallmasse zu messen, könnte ein Medium sein, in dem sich der Schall sehr langsam ausbreitet. Superfluid Helium könnte den Trick machen, in einer solchen Umgebung kann der Geschwindigkeitsschall so langsam wie Hunderte von Metern pro Sekunde oder weniger sein, und der Durchgang eines einzelnen Phonons kann das Materialäquivalent eines Atoms verschieben.
Die Forscher schlagen eine andere Möglichkeit vor, die vorgeschlagene Masse zu messen, indem sie ignorieren, subtil zu sein, und nach offensichtlichen Anzeichen von massentragenden Phononen suchen, indem sie in extrem intensive Schallwellen schauen.
In diesem Fall benötigen Sie einen großen Sound, der ein Ereignis wie ein erstellt. Erdbeben . Nach Espositos Berechnungen würde ein Temblor der Stärke 9 genug Energie freisetzen, damit Atomuhren verwendet werden können, um die Änderung der Gravitationsbeschleunigung der Schallwelle des Erdbebens zu messen.
Dies ist jedoch ein zukunftsweisender Traum, da eine solche sensible Technologie noch nicht existiert. Das Verständnis von Schallwellen mit Masse wird unser tägliches Leben wahrscheinlich nicht allzu sehr beeinflussen, aber seine jüngste Entdeckung ist für Physiker rätselhaft, beweist aber, dass es immer etwas gibtneu, um etwas über die Welt um uns herum zu lernen.
Inspirierende Neuentdeckung
„Bis zu diesem Artikel wurde angenommen, dass Schallwellen keine Masse transportieren“, sagt Ira Rothstein von der Carnegie Mellon University, die nicht an dieser Forschung beteiligt warJedes neue Ergebnis in der klassischen Physik, da es es seit Newton gibt, hätte man gedacht, dass es vollständig verstanden wird. Wenn man genau hinschaut, kann man selbst in Bereichen, die seit Jahrhunderten abgedeckt sind, frische [Ideen] finden. “