Ustalono górną granicę prędkości dźwięku. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Określono górną granicę prędkości dźwięku

22.10.2020

Międzynarodowy zespół naukowców obliczył wartość górnej (maksymalnej) granicy prędkości propagacji fal dźwiękowych. Wartość ta okazała się wynosić 36 kilometrów na sekundę, czyli dwukrotnie więcej niż prędkość dźwięku w diamencie, najtwardszym znanym obecnie materiale.

Fale, takie jak fale dźwiękowe i elektromagnetyczne, to wibracje, które przenoszą zawartą w nich energię z jednego miejsca na drugie. Fale dźwiękowe mogą rozchodzić się w różnych mediach, w powietrzu, wodzie i ciałach stałych, a w każdym z tych mediów prędkość rozchodzenia się dźwięku ma swoją wartość. Na przykład im gęstsze medium, tym szybciej przepływa przez niego dźwięk, co wyjaśnia, dlaczego o zbliżaniu się pociągu można dowiedzieć się znacznie wcześniej, przykładając ucho do szyny toru kolejowego.

Teoria szczególnej teorii względności Alberta Einsteina wyznacza absolutną maksymalną granicę dowolnego ograniczenia prędkości, która jest równa prędkości światła w próżni i wynosi około 300 XNUMX kilometrów na sekundę. Jednak do niedawna nikt nie wiedział, czy istnieje jakakolwiek górna granica prędkości propagacji fal dźwiękowych.

Wstępne badania przeprowadzone przez wspomnianych powyżej naukowców wykazały, że górna granica prędkości dźwięku może zależeć od wartości dwóch bezwymiarowych stałych podstawowych: stałej struktury subtelnej oraz stosunku masy protonu do masy elektronu .

Te dwa znaczenia, jak już wiadomo, odgrywają bardzo ważną rolę w naszym rozumieniu natury, struktury i „funkcjonowania” Wszechświata. Ich precyzyjnie odmierzone wartości determinują przebieg reakcji jądrowych, takich jak rozpad protonów i procesy syntezy termojądrowej zachodzące we wnętrzach gwiazd. Równowaga między tymi dwiema stałymi określa wąskie pasmo „strefy zdatnej do życia”, w której na powierzchni planet mogą zacząć tworzyć się struktury molekularne, będące pierwszymi „przebłyskami” przyszłego życia.

Jednak wyniki nowych badań wskazują, że dwie podstawowe stałe mogą wpływać również na inne zjawiska i procesy związane z materiałoznawstwem, fizyką materii skondensowanej, gdzie ich wartości wyznaczają pewne granice dla pewnych właściwości materiałów, w tym prędkości dźwięku w tych materiałach ...

Naukowcy przetestowali swoją teorię prędkości dźwięku na bardzo szerokiej gamie różnych materiałów, co pozwoliło potwierdzić założenie, że wraz ze wzrostem masy atomu prędkość dźwięku w ośrodku tej substancji będzie się zmniejszać. To z kolei oznacza, że najwyższa prędkość dźwięku będzie w ośrodku stałego wodoru atomowego. Jednak ta forma wodoru jest wytwarzana tylko przy bardzo wysokich ciśnieniach, powyżej 1 miliona atmosfer, co jest porównywalne z ciśnieniem w jądrze gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz. Przy takim ciśnieniu wodór staje się stałą postacią metaliczną, ma przewodność elektryczną i według niektórych teorii jest nadprzewodnikiem, którego punkt krytyczny znajduje się w zakresie temperatur pokojowych.

Do obliczeń naukowcy wykorzystali model mechaniki kwantowej, który stworzyli dla metalicznej formy atomowej wodoru. Obliczenia wykonane przy użyciu tego modelu dały naukowcom wartość prędkości dźwięku bardzo bliską fundamentalnej teoretycznej granicy.

<< Powrót: Programowalny sterownik Allen-Bradley CompactLogix 1769 22.10.2020

>> Naprzód: Energia z dwutlenku węgla wydychanego przez człowieka 21.10.2020

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Akcelerator laserowy o długości kilku milimetrów 12.10.2013

Grupa badaczy z kilku ośrodków badawczych w Stanach Zjednoczonych opracowała i stworzyła w laboratorium prototypowy akcelerator laserowy o rekordowej wydajności. Urządzenie, które ma zaledwie kilka milimetrów wielkości, wykazało zdolność przekazywania cząstkom energii do 250 megaelektronowoltów na metr, co jest w zasadzie nieosiągalne w przypadku tradycyjnych akceleratorów.

Aby przyspieszyć elektrony, fizycy wykorzystali pole elektromagnetyczne wiązki laserowej prostopadłej do wektora przyspieszenia. W normalnych warunkach cząstka złapana w fale elektromagnetyczne najpierw przyspieszy w jednym kierunku, a następnie zwolni i zacznie poruszać się w przeciwnym kierunku. Aby tego uniknąć, fizycy stworzyli przezroczysty kanał o zmiennym przekroju - ze względu na oddziaływanie pola elektromagnetycznego z materią amplituda fal w nim zmieniała się w zależności od szerokości kanału, a w wąskich odcinkach pole okazywało się być silniejszy niż w szerokich.

Dostosowując długość szerokich i wąskich odcinków, a także początkową prędkość elektronów, naukowcy zapewnili, że elektron przeleci przez wąskie odcinki kanału dokładnie wtedy, gdy fale świetlne przyspieszają cząstki we właściwym kierunku. Zanim fala osiągnęła przeciwną fazę i zaczęła spowalniać cząstki, elektron miał czas na dotarcie do szerokiego fragmentu o mniejszej amplitudzie pola i dlatego zwalniał mniej niż przyspieszał.

W konwencjonalnych akceleratorach fale elektromagnetyczne w zakresie mikrofal są zwykle wykorzystywane do przyspieszania naładowanych cząstek iw zasadzie nie mogą zapewnić przyrostu energii większego niż kilkadziesiąt megaelektronowoltów na metr. Technologia laserowa zapewnia o rząd wielkości większą wydajność, co według fizyków z Stanford National Accelerator Laboratories może doprowadzić do rewolucji nie tylko w nauce, ale także w technologii. Jeden z twórców, Joel England, porównuje przejście od konwencjonalnych akceleratorów do przejścia laserowego z lamp radiowych na tranzystory. Według niego takie porównanie jest uzasadnione w szczególności dlatego, że naukowcy wykorzystali te same technologie, które są wykorzystywane przy produkcji mikroukładów do wytwarzania kanałów przyspieszających w przezroczystym chipie.

Kompaktowe akceleratory o energiach elektronów rzędu dziesiątek lub setek megaelektronowoltów mogą być wykorzystywane do generowania wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich w postaci wysoce skupionej spójnej wiązki. Takie promieniowanie jest obecnie aktywnie wykorzystywane w materiałoznawstwie, biologii (do określania struktury krystalicznej białek, a także do oświetlania skamieniałych skamieniałości), jednak lasery rentgenowskie do tych zadań często zajmują całe podziemne kompleksy z tunelami o długości kilku kilometrów i kosztownymi setki milionów dolarów. Wiązki o mniejszej mocy i mniejszej energii cząstek są wykorzystywane w medycynie do naświetlania nowotworów złośliwych.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn