Dźwięk ma masę?

[KopalniaWiedzy.pl 166]

W artykule, opublikowanym właśnie na łamach Physical Review Letters, grupa fizyków wysunęła hipotezę, że fale dźwiękowe... posiadają masę. To zaś by oznaczało, że mogą odczuwać bezpośredni wpływ grawitacji. Uczeni sugerują, że fonony w polu grawitacyjnym mogą posiadać masę. Można by się spodziewać, że zagadnienia z zakresu fizyki klasycznej, takie jak to, są od dawna rozstrzygnięte, mówi główny autor artykułu, Angelo Esposito z Columbia University. Wpadliśmy na to przypadkiem, dodaje.

W ubiegłym roku Alberto Nicolis z Columbia University i Riccardo Penco z Carnegie Mellon University zasugerowali, że fonony mogą mieć masę w materii nadciekłej. Esposito i jego zespół twierdzą, że efekt ten można obserwować też w innych ośrodkach, w tym w zwykłych płynach, ciałach stałych oraz w powietrzu.

Mimo, że masa niesiona przez fonon jest niewielka i wynosi około 10^-24 grama, może być mierzalna. Jednak, jeśli próbujemy ją zmierzyć, okaże się że jest ona ujemna, zatem fonon będzie „spadał do góry”, czyli oddalał się od źródła grawitacji.

Gdyby ich masa była dodatnia, opadałyby w dół. Jako, że jest ujemna, opadają w górę, mówi Riccardo Penco. Przestrzeń na jakiej „opadają” jest równie niewielka, co ich masa i zależy od medium, przez który fonon się przemieszcza. W wodzie, gdzie dźwięk przenosi się z prędkością 1,5 kilometra na sekundę, ujemna masa fononu powoduje, że odchylenie wynosi 1 stopień na sekundę. Taki odchylenie bardzo trudno zmierzyć.

Nie jest to jednak niemożliwe. Zdaniem Esposito można by tego dokonać w ośrodku, w którym dźwięk przemieszcza się bardzo wolno. Wykonanie pomiaru powinno być możliwe np. w nadciekłym helu, gdzie prędkość dźwięku może spaść do kilkuset metrów na sekundę. Alternatywnym sposobem dla poszukiwania miniaturowych skutków przechodzenia fononu przez egzotyczne ośrodki może być szczegółowe badania bardzo intensywnych fal dźwiękowych.

Z wyliczeń zespołu Esposito wynika, że trzęsienie ziemi o sile 9 stopni powinno uwolnić tyle energii, że zmiana przyspieszenia dźwięku w polu grawitacyjnym powinna być mierzalna za pomocą zegarów atomowych. Co prawda obecnie dostępna technologia nie jest wystarczająco czuła, by wykryć pole grawitacyjne fal sejsmicznych, ale w przyszłości powinno być to możliwe.

Zanim nie przeczytałem tego artykułu, sądziłem, że fale dźwiękowe nie przenoszą masy, mówi Ira Rothstein z Carnegie Mellon University. To ważne badania, gdyż okazuje się, że w fizyce klasycznej, o której sądzimy, że ją rozumiemy, można znaleźć coś nowego. Wystarczy dokładnie się przyjrzeć, by znaleźć niezbadane obszary.

Esposito nie wie, dlaczego dotychczas nikt nie wpadł na ten pomysł, co jego zespół. Może dlatego, że zajmujemy się fizyką wysokich energii, więc grawitacja to nasz chleb powszedni. To nie żadne teoretyczne czary-mary. Można było wpaść na to już przed wielu laty.

« powrót do artykułu

[Tomasz Winter 1]

A więc mamy pierwszą antygrawitację. Dziwi mnie że nikogo tutaj nie ma, przecież po raz pierwszy ktoś postuluje i jest tego pewien że COŚ może mieć UJEMNĄ MASĘ.

Czy więc Wszechświat wypełnia  ECHO?

Czy najstarsza legenda opisująca jak narodził się WSZECHŚWIAT jest prawdziwa?  - "Świat powstał gdy nad MORZEM CHAOSU (Morze Diraca?) czyli FLUKTUUJĄCĄ PRÓŻNIĄ leciała CZAPLA i GŁOŚNO ZAŁKAŁA.

Co symbolizuje czapla? - POŚWIĘCENIE, ODDANIE ŻYCIA ZA POTOMSTWO (czapla karmi swoje młode krwią z rany na swoim boku którą sama zrobiła). 

Aha ... to nie rozprawa o religiach, tylko hacking

[ex nihilo 88]

6 hours ago, Tomasz Winter said:

Dziwi mnie że nikogo tutaj nie ma

No bo na razie raczej nie ma się czym za bardzo podniecać

6 hours ago, Tomasz Winter said:

przecież po raz pierwszy ktoś postuluje i jest tego pewien że COŚ może mieć UJEMNĄ MASĘ

Nie po raz pierwszy, a cztery tysiące siedemst pięćdziesiąty drugi (a może trzeci, straciłem już rachubę)...
No i to "coś" jest dosyć szczególne. Fonony to kwazicząstki, czyli "kwanty" makroskopowych zachowań kolektywnych. Mogą one mieć różne dziwne właściwości, których nie mają "normalne" kwanty (cząstki), te nie "kwazi".
Po drugie, zostały użyte założenia i formalizm pewnej dosyć szczególnej teorii pól. Czy słusznie? Może tak, a może nie. Przy innych założeniach i formalizmie wynik być może by był inny.
Po trzecie, co prawda nie wchodziłem w szczegóły, ale podejrzewam, i raczej sie nie mylę, że ta ujemna masa grawitacyjna fononów (jeśli faktycznie taka jest) jest uzyskiwana kosztem czegoś, czyli że jest tu efekt z grubsza przyrównując taki, jak ten, kiedy gruby siada na huśtawce (takiej z deski), na której po drugiej stronie siedzi chudy. Ten chudy też w tym momencie uzyska "ujemną" masę grawitacyjną. Tutaj tym grubasem by mogła być np. energia/pęd atomów (molekuł) tworzących falę akustyczną. Co oczywiście nie znaczy, że sprawa nie jest ciekawa.
A po czwarte, nie wszystkie nawet najbardziej poprawne wyliczenia teoretyczne są "fizyczne", w tym sensie, że mają fizyczną reprezentację.

Jak ktoś chce się zabawić, to oryginał jest tu:
https://arxiv.org/pdf/1807.08771.pdf

Edytowane środa o 04:12 przez ex nihilo

[Tomasz Winter 1]

W dniu 20.03.2019 o 05:10, ex nihilo napisał:

 

Cytat

No bo na razie raczej nie ma się czym za bardzo podniecać

Niby tak, niby quasi cząstki, ale oni postulują że efekty są fizycznie mierzalne. Ciekawy byłby eksperyment z dziedziczeniem składowej pędu. Wydaje mi się że można to dosyć szybko zweryfikować nie uciekając się do ciekłego helu lecz do propagacji fal dźwiękowych np. w rurach z rtęcią. Przy odpowiednio dobranych częstotliwościach interferencja dałaby jednoznaczną odpowiedź.

Nie sugeruje bynajmniej że masa jest ujemną "za darmo".

[ex nihilo 88]

Nie miałem czasu, żeby się w to wkopać, ale podejrzewam, że efekt byłby taki, że fonony (fala) pójdą w górę a molekuły ośrodka w dół (na powierzchni Ziemi), czyli całość się zrównoważy do stanu takiego, jakby fonony miały zerową masę grawitacyjną.