Британские и российские физики впервые рассчитали максимально возможную скорость звука, она составляет 36 километров в секунду, пишет журнал Science Advances.
Показатель приблизительно вдвое превышает скорость звука в алмазе, самом твёрдом известном материале в мире.
Специальная теория относительности Эйнштейна устанавливает абсолютный предел скорости, с которым может двигаться волна, он равен скорости света — порядка 300 000 километров в секунду. При этом до сих пор не было известно, есть ли верхний предел скорости у звуковых волн.
Скорость звука определяет упругость и плотность среды, поэтому в газах и жидкостях она меньше, а в твёрдых телах — больше.
Учёные из Лондонского университета Королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке рассчитали максимально возможную скорость звука, основываясь на двух безразмерных фундаментальных физических константах — постоянной тонкой структуре и отношении масс протона и электрона. Эти два числа играют ключевую роль во многих процессах Вселенной. Так, от их значения зависит ход распада протона и ядерного синтеза в звёздах, а баланс между ними задаёт узкий коридор так называемой обитаемой зоны, где могут возникать планеты и поддерживающие жизнь молекулярные структуры.
Авторы исследования предположили, что скорость звука должна уменьшаться при увеличении массы атома. Учёные проверили гипотезу на широком спектре материалов, выяснив, что самым быстрым звук будет в твёрдом атомарном водороде.
В ядре газовых гигантов, таких как Юпитер, где давление превышает миллион атмосфер, водород находится в твёрдом состоянии, представляя собой металл со сверхпроводниковыми свойствами. Сложные квантово-механические расчёты учёных показали, что скорость звука в твёрдом атомарном водороде близка к теоретическому фундаментальному пределу.
Авторы исследования полагают, что его результаты получат серьёзное научное применение, например, помогут найти пределы вязкости и теплопроводности, которые используются в теоретических расчётах, связанных с высокотемпературной сверхпроводимостью, кварк-глюонной плазмой и физикой чёрных дыр.
Что за черная дыра, за открытие которой присудили Нобелевскую премию? 
Изобретателей метода редактирования геномов наградили Нобелевской премией 
Нобелевскую премию по физике вручили за исследования черных дыр 
Объявление лауреатов Нобелевской премии по физике. Прямая трансляция 
Физики МГУ изучили динамику расплавов силоксановых полимеров 
