36 km/s, c’est la vitesse maximale du son dans les liquides ou les solides selon ces chercheurs

D’après la théorie de la relativité d’Albert Einstein, la vitesse maximale de déplacement d’une onde lumineuse d’environ 300 000 km/s. Cependant, il n’existe aucune théorie qui définit la limite supérieure de la vitesse à laquelle les ondes sonores se déplacent à travers des solides ou des liquides.

Une équipe internationale de physiciens de l’université Queen Mary de Londres, de l’université de Cambridge et de l’Institut de physique des hautes pressions de Troitsk a justement fait une découverte scientifique allant dans ce sens.

Un chasseur volant plus vite que le son

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À partir de l’analyse de l’association de deux constantes fondamentales adimensionnelles, l’équipe est parvenue à calculer la limite supérieure de la vitesse du son dans les phases condensées, c’est-à-dire les liquides et les solides.

Cette vitesse limite est de 36 km/s. Une valeur valant le double de la vitesse du son dans le matériau le plus dur au monde, le diamant.

Les ondes sonores et leur place dans la science

Les ondes sonores ou lumineuses sont des perturbations qui mobilisent de l’énergie pour se déplacer d’un endroit à un autre à travers de différents milieux tels que l’air, l’eau. Cette vitesse de déplacement va justement varier en fonction de la nature du milieu qu’elles traversent.

Ainsi, le son se déplace plus rapidement dans les solides que dans les gaz et les liquides.

L’un des auteurs de l’étude, Chris Pickard, professeur de science des matériaux à l’université de Cambridge, souligne l’importance de connaître ces ondes dans divers domaines scientifiques.

Les ondes sonores produites par les tremblements de terre profonds sont par exemple utilisées par les sismologues pour déterminer la nature des événements sismiques et les propriétés des matériaux qui composent la Terre. Par ailleurs, les propriétés élastiques qui leur procurent la capacité de résister à différents phénomènes, intéressent les scientifiques des matériaux.

Ce que les physiciens ont fait pour trouver cette valeur théorique

Le professeur Pickard et ses collègues se sont basés sur l’analyse de la constante de structure fine et le rapport de masse proton-électron, qui sont des constantes fondamentales adimensionnelles.

Ils ont ensuite testé leur théorie sur une large gamme de matériaux et ont constaté que la vitesse du son diminue avec la masse de l’atome qui constitue le matériau. Cette hypothèse implique que le son se déplace plus vite dans l’hydrogène atomique solide.

Cependant, il est impossible de vérifier cette hypothèse, car il est jusqu’à maintenant impossible de fabriquer de l’hydrogène métallique, cela nécessitera une très haute pression, supérieure à 1 million d’atmosphères, une pression comparable à celles des noyaux des planètes comme Jupiter.

Toutefois, à partir des calculs impliquant la mécanique quantique, les physiciens ont trouvé que la vitesse du son dans l’hydrogène atomique solide se rapproche de 36 km/s, la limite fondamentale théorique.

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