Звук имеет отрицательную массу, и вокруг вас он дрейфует вверх, вверх и вниз - хотя и очень медленно.
К такому выводу относится статья, представленная 23 июля в препринтный журнал arXiv, и она разрушает общепринятое понимание, которое у исследователей уже давно есть, о звуковых волнах: как безмассовые волны, которые проникают сквозь вещество, толкая молекулы, но в конечном итоге уравновешивая любые движения вперед или вверх. движение с равным и противоположным движением вниз. Это простая модель, которая объясняет поведение звука в большинстве случаев, но это не совсем так, утверждает новая статья.
Фонон - подобная частицам единица вибрации, которая может описывать звук в очень малых масштабах - имеет очень небольшую отрицательную массу, и это означает, что звуковые волны очень немного распространяются вверх, сказал Рафаэль Кричевский, аспирант по физике в Колумбийском университете.
По словам Кричевски, фононы не являются частицами, подобными тем, которые обычно представляют себе люди, например атомы или молекулы, - опубликовал статью вместе с Анджело Эспозито, аспирантом по физике в Колумбийском университете, и Альберто Николисом, ассоциированным профессором физики в Колумбии.
Когда звук движется по воздуху, он вибрирует молекулы вокруг него, но эту вибрацию нелегко описать движением самих молекул, сказал Кричевский в интервью Live Science в электронном письме.
Вместо этого, как световые волны можно описать как фотоны или частицы света, так и фононы являются способом описания звуковых волн, возникающих в результате сложных взаимодействий молекул жидкости, сказал Кричевский. Физическая частица не появляется, но исследователи могут использовать математику частиц для ее описания.
И оказывается, исследователи показали, что эти возникающие фононы имеют крошечную массу - это означает, что когда гравитация воздействует на них, они движутся в противоположном направлении.
«В гравитационном поле фононы медленно ускоряются в направлении, противоположном тому, что можно ожидать, скажем, от падения кирпича», - сказал Кричевский.
Чтобы понять, как это может работать, представьте себе нормальную жидкость, в которой гравитация действует вниз. Частицы жидкости сжимают частицы под ним, так что они немного плотнее вниз. Физики уже знают, что звук обычно движется быстрее в более плотных средах, чем в менее плотных средах, поэтому скорость звука над фононом будет ниже, чем скорость звука через немного более плотные частицы под ним. Это заставляет фонон «отклоняться» вверх, сказал Кричевский.
Кричевский сказал, что этот процесс происходит и с крупномасштабными звуковыми волнами. Это включает в себя все звуки, которые выходят из вашего рта - хотя и очень немного. На достаточно длинном расстоянии звук того, как вы говорите "привет", будет подниматься в небо.
Эффект слишком мал, чтобы измерить его с помощью существующих технологий, пишут исследователи в новой статье, которая не рецензировалась.
Но не исключено, что в будущем очень точные измерения могут быть выполнены с использованием сверхточных часов, которые будут определять небольшую кривизну пути фонона. (The New Scientist предположили, что музыка хэви-метала будет забавным кандидатом для такого эксперимента в их оригинальном отчете на эту тему.)
И есть реальные последствия этого открытия, пишет исследователь. В плотных ядрах нейтронных звезд, где звуковые волны движутся почти со скоростью света, антигравитационная звуковая волна должна оказывать реальное влияние на поведение всей звезды.
На данный момент, однако, это абсолютно теоретически - что-то, над чем нужно подумать, когда звук падает вокруг нас.
