Forskare hittar källan till konstig "negativ" tyngdkraft

Pin
Send
Share
Send

Ljudet har negativ massa, och runt omkring dig driver det upp, upp och bort - om än mycket långsamt.

Det är slutsatsen från ett papper som lämnades in den 23 juli till förtryckstidsskriftet arXiv, och det sprider den konventionella förståelsen som forskare länge har haft om ljudvågor: som masslösa krusningar som zipar igenom materien, ger molekyler en shove men i slutändan balanserar alla framåt eller uppåt rörelse med en lika och motsatt nedåtgående rörelse. Det är en enkel modell som kommer att förklara ljudets beteende under de flesta omständigheter, men det är inte riktigt sant, hävdar det nya tidningen.

En fonon - en partikelliknande vibrationsenhet som kan beskriva ljud i mycket små skalor - har en mycket liten negativ massa, och det innebär att ljudvågorna reser uppåt någonsin så lätt, sa Rafael Krichevsky, en doktorand i fysik vid Columbia University.

Fononer är inte partiklar av det slag som de flesta föreställer sig, som atomer eller molekyler, säger Krichevsky, som publicerade uppsatsen tillsammans med Angelo Esposito, en doktorand i fysik vid Columbia University, och Alberto Nicolis, docent i fysik vid Columbia.

När ljudet rör sig genom luft vibrerar det molekylerna runt det, men den vibrationen kan inte lätt beskrivas av molekylernas rörelse, berättade Krichevsky Live Science i ett e-postmeddelande.

I stället, precis som ljusvågor kan beskrivas som fotoner, eller en ljuspartiklar, är fononer ett sätt att beskriva ljudvågor som kommer från de komplicerade interaktioner mellan vätskemolekylerna, sade Krichevsky. Ingen fysisk partikel framträder, men forskare kan använda matematiken för partiklar för att beskriva den.

Och det visar sig, forskarna visade, dessa framväxande fononer har en liten massa - vilket innebär att när tyngdekraften släpper på dem, de rör sig i motsatt riktning.

"I ett tyngdfält accelererar fononer långsamt i motsatt riktning som du kan förvänta dig, säg, en tegel att falla," sade Krichevsky.

För att förstå hur detta kan fungera, föreställ dig en normal vätska där tyngdkraften verkar nedåt. Vätskepartiklar komprimerar partiklarna under det så att de är något tätare längre ner. Fysiker vet redan att ljud vanligtvis rör sig snabbare genom tätare media än genom mindre täta medier - så hastigheten på ljudet ovanför ett fonon blir långsammare än ljudets hastighet genom de något tätare partiklarna under den. Det gör att fononet "avböjs" uppåt, sade Krichevsky.

Denna process händer också med storskaliga ljudvågor, sade Krichevsky. Det inkluderar varje ljud som kommer ut ur munnen - om än bara mycket lätt. På tillräckligt länge avstånd skulle ljudet från dig som säger "hej" böjas uppåt i himlen.

Effekten är för liten för att mäta med befintlig teknik, skrev forskarna i den nya artikeln, som inte har granskats.

Men det är inte omöjligt att på vägen skulle kunna göra en mycket exakt mätning med super-exakta klockor som skulle upptäcka den lilla krökningen av en fonons väg. (New Scientist föreslog att tungmetallmusik skulle vara en rolig kandidat för ett sådant experiment i deras ursprungliga rapport om ämnet.)

Och det finns verkliga konsekvenser av denna upptäckt, skrev forskaren. I de täta kärnorna av neutronstjärnor, där ljudvågor rör sig i nästan ljusets hastighet, borde en anti-gravitationell ljudvåg ha verkliga effekter på hela stjärnans beteende.

Men för tillfället är detta helt teoretiskt - något att fundera över när ljudet faller uppåt runt omkring oss.

Pin
Send
Share
Send