Fyzici přinesli nové důkazy, že zvuk má skutečně hmotnost  
Nástroje efektivní teorie pole potvrzují, že když se zvuková vlna šíří prostředím, tak přitom má nějakou hmotnost. Pokud bychom je chtěli zvážit, tak k tomu prý jsou vhodné zvukové vlny v Bose-Einsteinově kondenzátu anebo zvukové vlny zemětřesení, které by mohly vážit miliardy kilogramů.
Jak jde zvuk dohromady s hmotností? Kredit: CC0 Public Domain.
Jak jde zvuk dohromady s hmotností? Kredit: CC0 Public Domain.

Během loňského léta rozbouřila fyziku studie tria teoretických fyziků, kteří tvrdili, že zvuk oproti dosavadním představám není zcela nehmotný. Podle nich má hmotnost, a to dokonce zápornou hmotnost, takže se vlastně nepatrně pohybuje proti směru gravitační přitažlivosti. Ne každý s nimi souhlasil, ale rozhodně si získali pozornost celého světa fyziky.


Teď se Angelo Esposito, Rafael Krichevsky a Alberto Nicolis z Columbijské univerzity v New Yorku vracejí do zorného pole světových médií, a je to návrat ve velkém stylu. Ve své nové studii, kterou jim uveřejnil časopis Physical Review Letters, použili nástroje efektivní teorie pole (effective field theory) k potvrzení svých předešlých prohlášení o hmotnost zvuku.

 

Angelo Esposito. Kredit: Columbia University.
Angelo Esposito. Kredit: Columbia University.

Fyzici po mnoho let počítali s tím, že zvukové vlny mají energii. Nejspíš nikdy si ale asi nemysleli, že by zvukové vlny měly i hmotnost. Vypadalo to, že není žádný důvod věřit, že by zvukové vlny generovaly nějaké gravitační pole. Loni se ale situaci změnila, když Nicolis a další fyzik Riccardo Penco použili kvantovou teorii pole, aby s její pomocí doložili, že zvukové vlny, které se pohybují supratekutým heliem, mají nepatrnou hmotnost. Zjistili, že fonony, kvazičástice zvuku, které šíří vibrační kvantum v krystalové mřížce, interagují s gravitačním polem takovým způsobem, že musejí mít nějakou hmotnost.

 

Ve své nové studii badatelé dokládají, že dřívější pozorování, z něhož vyvodili, že zvukové vlny mají jistou hmotnost, je možné vztáhnout na většinu materiálů. S využitím efektivní teorie pole se jim povedlo spočítat, že když se 1-wattová zvuková vlna pohybuje ve vodě po dobu 1 sekundy, tak by měla mít hmotnost cca 0,1 miligramu. Autoři studie rovněž podotýkají, že tato hmotnost představuje jenom zlomek celkové hmotnosti systému, který se pohybuje v důsledku průchodu zvukové vlny.

Columbia University.
Columbia University.


Esposito a spol. ve skutečnosti neměřili hmotnost spojenou se zvukovou vlnou. Použili sofistikované matematické nástroje k tomu, aby dokázali, že se to skutečně děje. Aby mohli hmotnost zvukové vlny změřit, tak by podle všeho museli uskutečnit experiment, v němž by zvukové vlny procházely populárním Bose-Einsteinovým kondenzátem, tedy substancí z extrémně chladných atomů. Další možností prý je zkusit změřit hmotnost zvukových vln, které procházejí Zemí při zemětřeseních. Tyhle zvukové vlny jsou natolik šílené, že by měly mít hmotnost miliard kilogramů. Něco takového by snad mělo být vidět na zařízeních, která měří gravitační pole.

Literatura
Phys.org 6. 3. 2019, Physical Review Letters 122: 084501.

Datum: 07.03.2019
Tisk článku

Související články:

Sci-fi v přímém přenosu: Fyzici vytvořili hmotu se zápornou hmotností     Autor: Stanislav Mihulka (23.04.2017)
Nové zařízení vytváří kvazičástice se „zápornou hmotností“     Autor: Stanislav Mihulka (15.01.2018)
Podle nového výzkumu má zvuk zápornou hmotnost     Autor: Stanislav Mihulka (14.08.2018)



Diskuze:




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace