36 KM/S. ESA É A MÁXIMA VELOCIDADE POSIBLE DO SON

Adoitamos dicir que a velocidade do son é de algo máis de 340 m/s, e que a da luz, moito máis rápida, alcanza case o 300.000 km/s. Con todo, tanto nun caso como noutro, iso non sempre é así. Tanto a luz como o son compóñense de ondas, e a velocidade á que se transmiten esas ondas varía segundo o medio no que se propaguen. No baleiro, por exemplo, a luz efectivamente viaxará a 300.000 km/s, pero na auga será máis lenta. E o mesmo sucede coas ondas sonoras.

Agora, un equipo de investigadores das universidades Queen Mary en Londres e Cambridge, xunto a científicos do Instituto de Física de Altas Presións en Troitsk, acaba de descubrir cal é a máxima velocidade posible para o son. E resulta que é decenas de veces superior aos xa coñecidos 340 m/s. De feito, unha onda sonora pode chegar a desprazarse moitísimo máis rápido, ata o 36 km/s, a condición de que as condicións sexan as adecuadas.

O resultado multiplica por dous o anterior récord de velocidade do son no diamante, o material máis duro coñecido no noso mundo. O traballo acaba de publicarse en Science Advances.

As ondas, como as do son ou a luz, son perturbacións que moven enerxía dun lugar a outro. E poden viaxar a través de diferentes medios, como o aire ou a auga, movéndose a diferentes velocidades segundo o que atravesen. Ademais, as ondas móvense moito máis rápido cando viaxan a través de corpos sólidos do que o farían a través de líquidos ou gases. Esa é a razón, por exemplo, de que podamos escoitar moito antes un tren que se achega se pegamos o oído ás vías que se esperamos a que o seu son chéguenos polo aire.

A teoría da relatividade especial de Einstein establece o límite de velocidade absoluta á que pode viaxar unha onda, que é a velocidade da luz, a case 300.000 km/s. Con todo, ata o de agora non se sabía se as ondas sonoras tamén teñen un límite superior de velocidade.

Os investigadores, no seu estudo, mostran que a máxima velocidade posible do son depende de dous constantes fundamentais: a de estrutura fina e a relación de masa entre o protón e o electrón. Ambas as magnitudes xogan un importante papel na comprensión do noso Universo. Os seus valores, en efecto, gobernan reaccións nucleares como a desintegración dos protóns ou a síntese nuclear nas estrelas. E o equilibrio entre ambos os números proporciona unha estreita zona habitable onde os planetas e as estrelas conseguen formarse e poden emerxer estruturas moleculares que sosteñan a vida.

Con todo, os novos achados suxiren que estas dous constantes fundamentais tamén poden influír noutros campos científicos, como a ciencia dos materiais ou a física da materia condensada, ao establecer límites a propiedades específicas dos materiais, como é o caso da velocidade do son.

Os investigadores obtiveron primeiro unha predición teórica, e puxérona despois a proba nunha ampla gama de materiais para comprobar se era certa a súa idea de que a velocidade do son debería diminuír a medida que diminúe a masa dos átomos. A predición implica que o son alcanza o seu límite de velocidade cando atravesa hidróxeno atómico sólido. O cal é un problema, porque o hidróxeno só se  solidifica a enormes presións (por encima dun millón de atmosferas), unha presión comparable á que existe nos núcleos de xigantes  gasosos como Xúpiter.

A esas presións, en efecto, o hidróxeno convértese nun fascinante sólido metálico que conduce a electricidade como o cobre e que, a temperatura ambiente, podería converterse nun superconductor. Por tanto, os investigadores tiveron que realizar complexos cálculos de mecánica cuántica de última xeración para probar a súa predición. E atoparon que, efectivamente, a velocidade do son no hidróxeno atómico sólido está moi preto do límite fundamental teórico.

Segundo un dos autores do estudo, "as ondas sonoras nos sólidos xa son moi importantes en moitos campos científicos. Por exemplo, os sismólogos utilizan ondas sonoras iniciadas por terremotos nas profundidades da Terra para comprender a natureza dos eventos sísmicos e as propiedades da composición do planeta. Tamén son de interese para os científicos de materiais, porque as ondas sonoras están relacionadas con importantes propiedades elásticas, incluída a capacidade de resistir á tensión".

O outro asinante do traballo, pola súa banda, asegura que "cremos que os achados deste estudo poderán ter máis aplicacións científicas ao axudarnos a atopar e comprender os límites de diferentes propiedades como a viscosidade ou a condutividade térmica, relevantes para a  superconductividade de altas temperaturas, o plasma que  quark-gluones e mesmo a física dos buracos negros".

FONTE: J. Manuel Nieves/abc.es/ciencia