Geschwindigkeitsbegrenzung: Wissenschaftler berechnen eine schnellstmögliche Schallgeschwindigkeit von 22 Meilen pro Sekunde. 

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Zum ersten Mal wurde die schnellstmögliche Schallgeschwindigkeit berechnet – 22,4 Meilen pro Sekunde, fast doppelt so schnell wie die Luftgeschwindigkeit an der Erdoberfläche.

Britische Forscher fanden heraus, dass solche Geschwindigkeiten jedoch nur möglich sind, wenn sie durch metallischen Wasserstoff geleitet werden, wie er im Kern des Riesenplaneten Jupiter zu finden ist.

Schall bewegt sich aufgrund seiner höheren Dichte schneller durch Feststoffe als Luft.

Einsteins Relativitätstheorie legt die absolute Höchstgeschwindigkeit, mit der sich eine elektromagnetische Welle fortbewegen kann, auf 186.282 Meilen pro Sekunde fest – die Lichtgeschwindigkeit.

Bisher war jedoch nicht bekannt, ob Schallwellen auch eine obere Geschwindigkeitsbegrenzung hatten.

“Schallwellen in Festkörpern sind in vielen Bereichen bereits von enormer Bedeutung”, erklärte der Papierautor und Materialwissenschaftler Chris Pickard von der University of Cambridge.

“Zum Beispiel verwenden Seismologen Schallwellen, die durch Erdbeben tief im Erdinneren ausgelöst wurden, um die Natur seismischer Ereignisse und die Eigenschaften der Erdzusammensetzung zu verstehen”, fügte er hinzu.

“Sie sind auch für Materialwissenschaftler von Interesse, da Schallwellen mit wichtigen elastischen Eigenschaften zusammenhängen, einschließlich der Fähigkeit, Stress zu widerstehen.”

Schallwellen sind Störungen, die Energie durch verschiedene Medien wie Luft oder Wasser von einem Ort zum anderen bewegen.

Sie bewegen sich viel schneller durch Feststoffe als Flüssigkeiten oder Gase. So können Sie beispielsweise einen sich nähernden Zug viel früher hören, indem Sie den Geräuschen lauschen, die über die Schiene laufen.

Mithilfe von Standardmodellen der Physik und modernsten mechanischen Berechnungen konnten die Forscher zeigen, dass sich Schallwellen in festem atomarem Wasserstoff am schnellsten bewegen können.

Dieser Zustand des Gases ist nur bei sehr hohen Drücken zu finden – über 1 Million Atmosphären – vergleichbar mit denen im Kern von Gasriesen wie Jupiter.

Unter solchen Bedingungen wird Wasserstoff zu einem Metall mit ungewöhnlichen Eigenschaften – er leitet Elektrizität genau wie Kupfer.

“Wir glauben, dass die Ergebnisse dieser Studie weitere wissenschaftliche Anwendungen haben könnten, indem sie uns helfen, die Grenzen verschiedener Eigenschaften zu finden und zu verstehen”, sagte der Papierautor und Physiker Kostya Trachenko von der Queen Mary University of London.

Diese Eigenschaften, fügte er hinzu, umfassen “Viskosität und Wärmeleitfähigkeit” – und sind “relevant für Hochtemperatursupraleitung, Quark-Gluon-Plasma und sogar die Physik der Schwarzen Löcher”.

Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

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