Cientistas calculam a velocidade máxima do som em um meio

 

A Teoria da Relatividade Especial estabelece, como todos devem saber, o limite máximo da luz (~300000 km/s no vácuo). Agora, em um estudo publicado na Science Advances (1), pesquisadores alcançaram a fórmula matemática para o limite máximo do som (naturalmente, em fases condensadas), o qual mostrou depender de duas constantes: a constante de fina estrutura e a razão de massa próton-para-elétron.

- Continua após o anúncio -

Primeiro, através de cálculos teóricos, os pesquisadores encontraram que a velocidade do som diminui com a massa do átomo. Essa predição implicou que o som alcança sua velocidade máxima em um material sólido constituído de hidrogênio (hidrogênio metálico). No entanto, o hidrogênio (um átomo composto por um próton e um elétron) só fica sólido a pressões acima de 1 milhão de atmosferas terrestres (atm), valor comparado com pressões no núcleo de gigantes gasosos como Júpiter. A essas pressões, o hidrogênio se torna um sólido condutor, como o cobre, e, a temperatura ambiente, é predito ser um supercondutor.

Nesse sentido, os pesquisadores realizaram cálculos quânticos para testar o comportamento esperado para o hidrogênio sólido, e encontraram que a velocidade do som nesse material é próximo do limite fundamental teórico.

Resolvendo a fórmula abaixo para esse limite, os pesquisadores chegaram no valor de ~36 km/s (mais precisamente, 36100 m/s), o qual é cerca de duas vezes mais rápido do que a velocidade do som em um diamante (sólido formado por átomos de carbono).

*Na fórmula (imagem de capa), m(e) é a massa do elétron, m(p) é a massa do próton, v(u) é o limite superior da velocidade do som, a é a constante de estrutura fina, e c é a velocidade da luz.

> Aliás, aproveitando o assunto, você já ouviu uma estrela cadente no momento que você a viu? Sim, isso é real, e um mistério até hoje. Como é possível ver e ouvir uma estrela cadente ao mesmo tempo, sabendo que o som no ar (340 m/s) precisa demoraria muito tempo para alcançar o observador? Para entender algumas das hipóteses buscando explicar o fenômeno, acesse: https://bit.ly/3nCcNZC

(1) Publicação do estudo: https://advances.sciencemag.org/content/6/41/eabc8662