Des recherches conjointes de l'Université Queen Mary de Londres, de l'Université de Cambridge et de l'Institut de physique des hautes pressions de Troitska ont découvert la vitesse maximale possible du son.
Le résultat est d'environ 36 km par seconde, soit environ deux fois la vitesse du son dans le diamant, le matériau connu le plus dur au monde.
Les ondes, telles que les ondes sonores ou les ondes lumineuses, sont des perturbations qui déplacent l'énergie d'un endroit à un autre. Les ondes sonores peuvent traverser différents milieux, tels que l'air ou l'eau, et se déplacer à des vitesses différentes en fonction de ce qu'elles traversent. Par exemple, ils se déplacent beaucoup plus rapidement dans les solides que dans les liquides ou les gaz, de sorte que vous pouvez entendre un train qui approche beaucoup plus rapidement si vous écoutez le son se propager le long des rails plutôt que dans l'air.
La théorie de la relativité restreinte d'Einstein fixe une limite absolue à la vitesse à laquelle une onde peut se déplacer, qui est égale à la vitesse de la lumière et égale à environ 300 000 km par seconde. Cependant, on ne savait pas jusqu'à présent si les ondes sonores ont une limite de vitesse supérieure lorsqu'elles traversent des solides ou des liquides.
L'étude a été publiée dans la revue Science Advances, montre que la prédiction de la limite supérieure de la vitesse du son dépend de deux constantes fondamentales sans dimension : la structure fine constante et le rapport de masse du proton à l'électron.
Les scientifiques ont testé leur prédiction théorique sur une large gamme de matériaux et ont abordé une prédiction spécifique de leur théorie, à savoir que la vitesse du son devrait diminuer avec la masse atomique. Cette prophétie implique que le son est le plus rapide dans l'hydrogène atomique solide. Or, l'hydrogène est un solide à très haute pression, dépassant 1 million d'atmosphères, une pression comparable à celle régnant au cœur des géantes gazeuses comme Jupiter. À ces pressions, l'hydrogène devient un étrange solide métallique qui conduit l'électricité exactement de la même manière que le cuivre et qui devrait être un supraconducteur à température ambiante. Les chercheurs ont donc effectué des calculs de mécanique quantique de pointe pour tester cette prédiction et ont découvert que la vitesse du son dans l'hydrogène atomique solide est proche de la limite fondamentale théorique.
Le professeur Chris Pickard, professeur de science des matériaux à l'Université de Cambridge, a déclaré : « Les ondes sonores dans les solides sont très importantes dans de nombreux domaines scientifiques. Par exemple, les sismologues utilisent des ondes sonores causées par des tremblements de terre au plus profond de la Terre pour comprendre la nature des effets sismiques, les événements et les propriétés de la composition de la Terre. Ils intéressent également les scientifiques des matériaux car les ondes sonores sont associées à d'importantes propriétés élastiques, notamment la capacité à supporter des charges. »
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