声波是质量的载体。免费技术图书馆新闻

声波是质量的载体

17.03.2019

来自哥伦比亚大学和宾夕法尼亚大学的科学家们一直在研究与在超流体液态氦中传播的声波的行为和分散有关的问题。他们的第一个实验表明，声音具有非零质量值，因此，它的运动受到全球引力场的影响，在这种情况下是重力。

科学家们发现的影响程度非常小，以至于它的表现不可能在地球上变得有形，它们可以在非常极端的条件下表现出来，当产生的恒星“咆哮”在中子星等极其密集的物体环境中移动时。然后强大的声波与空间物体的最强引力相互作用的影响可以显着影响该空间区域中发生的过程。

虽然科学家们已经证实了声波在极端条件下具有质量的可能性，但他们现在正在准备一系列实验，以确认声子（声子）在正常条件下具有质量。所有这些都与现有的理论相矛盾，根据该理论，声子没有质量，引力场不会以任何方式影响它们的运动。

解决上述问题的关键是研究声子在给定参数的介质中的传播。在理想介质中，声子的运动和运动动量的传递可以描述为线性色散的一种形式，根据理论计算，它使声子具有非零质量。但在科学家不得不面对的现实中，一切都要糟糕得多，真实的粒子和液体远非理想，它们遵循许多其他物理定律，相互作用并对附近的其他物体产生相互影响。

科学家将在声子中发现的质量非常小。它与一个光子的能量除以光速的平方在同一范围内，换句话说，这个质量非常非常小。不幸的是，科学家们提出的所有理论计算和确认远没有在实践中得到验证，为此，有必要测量冷却到接近绝对零温度的单个原子水平的引力变化。这将在不久的将来成为可能，而且直到最近，科学家们才能够在太空中用玻色-爱因斯坦凝聚体进行实验。

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现在获得金属氢的唯一可用方法是在超高压下压缩氢气。法国科学家使用了同样的方法，他们在 425 GPa 的压力下记录了氢从一种形式到另一种形式的转变。

这一成就是科学家使用两项新颖性的结果。这些创新中的第一个是金刚石“砧”尖的形状，它呈环形，中央有一个凹陷。与以前使用的扁平尖端相比，这种尖端形状在理论上可以获得高达 600 GPa 的压力。

科学家成功的第二个组成部分是基于 SOLEIL 同步加速器源的红外光谱仪。该光谱仪是为本实验设计和制造的，具有非常高的灵敏度，可以测量氢在红外范围内的光学特性。

当冷却到 80 K（-193 摄氏度）的氢气压力升高到 425 GPa 时，氢气开始吸收所有落在其上的红外辐射，这表明形成了所谓的“禁区”并作为氢的金属形式外观的指标。

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