Вчені: Звукові хвилі мають негативну гравітацію

Опубликованно 25.08.2018 06:58

З точки зору класичної фізики, відомої нам ще з часів шкільної лави, звукові хвилі не є носієм маси. Вони лише переносять імпульс енергії, яка змушує коливатися атоми чи молекули речовини, через яке вони проходять. Проте, дослідники з Колумбійського університету після серії теоретичних досліджень та розрахунків визначили, що звукові хвилі, представлені у вигляді квазічастинок - фононів, не тільки мають масу, але і виробляють дуже слабке гравітаційне поле. Більш того, згідно з результатами цих розрахунків, фонони мають від'ємну масу і, як наслідок, виробляють негативну гравітацію.

Перший ознака, що вказує на наявність відмінною від нуля маси у звукових хвиль, що міститься у так званій теорії точкових частинок (point-particle theory). Згідно цієї теорії, фонони, що знаходяться в середовищі надплинні рідин (супержидкости) при температурі, близької до температури абсолютного нуля, піддаються дії сил гравітації, при цьому, сила взаємодій залежить виключно від енергії (імпульсу) фонона і рівняння, що описує стан супержидкости. Якщо взяти за основу традиційні рівняння, то величина взаємодій фонона і гравітації відповідає негативній масі квазічастинки, тобто під впливом земної гравітації, наприклад, траєкторія руху фонона буде загинатися вгору.

Такий ефект абсолютно еквівалентний ефекту стандартного заломлення, описуваного законом Снеллиуса (Snell's law). У присутності гравітації тиск супержидкости залежить від глибини, а від тиску, у свою чергу, залежить швидкість поширення звукових хвиль. В результаті цього, фонони в супержидкости не рухаються за прямими шляхами, а це відхилення дуже добре описується з точки зору наявності "гравітаційної маси" фонона.

Обчислення маси фонона показали, що вона має дуже малу величину. Якщо взяти супержидкость з гелію-4 і створити в ній фонон з дуже високою для цього виду частинок енергією (1 Кев/с), то його маса складе 1 Гев/с2, тобто не більше маси одного атома гелію.

Зараз вчені розробляють експериментальну установку, за допомогою якої ефект гравітаційної маси" фонона може бути виявлено і вивчено на практиці. Передбачається, що роль супержидкости в цій установці буде грати хмара сверхожлажденных атомів (конденсат Бозе-Ейнштейна) або визначені молекулярні гази, за допомогою яких можна отримати низькі значення швидкості звукових хвиль.

Однією з перешкод, яка стоїть на шляху науковців, є те, що сучасні атомні годинник і квантові гравитометры можуть виявляти зміни гравітаційних полів не менше декількох часток нм/с2. Цього недостатньо для проведення вимірювань маси фононів і вченим доведеться вдатися до деяких хитрощів для того, щоб посилити досліджуваний ефект. В іншому ж випадку їм доведеться чекати ще досить довго, поки не з'являться вимірювальні методи наступних поколінь, які мають прийнятний поріг чутливості.

Нагадаємо, раніше був знайдений спосіб вбити будь-який комп'ютер звуком.

Категория: Технологии