파운드에 의한 소리 - 아이작뉴턴

당신은 아이작 뉴턴이 운동의 그의 시조 법을 고안 한 이후 고전 물리학에 대한 우리의 이해는 4 세기에 절정에 도달했다 생각 용서 될 수 있습니다. 그러나 놀라운 새로운 연구가 들리는 내에서, 적어도이 경우에는 일반 시력 또는에 숨겨진 찾을 수 기다리고 비밀이 아직 없습니다 보여줍니다.

Physical Review Letters에 실린 논문에서 과학자 그룹은 음파가 질량을 가지고 있다는 이론을 세웠다. 이는 소리가 중력에 의해 직접 영향을 받는다는 것을 의미했다. 그들은 포논이 매체를 통해 음파를 운반 할 책임이 집단 가진에 particlelike, 중력 필드에 대량의 작은 양을 나타낼 수 있습니다 제안합니다. "당신은 지금까지 오랫동안 알려져왔다이 같은 고전 물리학의 결과를 기대"컬럼비아 대학에서 안젤로 에스포지토, 종이의 수석 저자는 말한다. "우연히 우연히 발견 한 것"이라고 말했다.

Esposito와 그의 동료들은 작년에 출판 된 이전 논문을 토대로 컬럼비아의 Alberto Nicolis와 Carnegie Mellon 대학의 Riccardo Penco가 처음으로 음향학이 초 유체 에서 질량을 가질 수 있다고 제안했다 . 그러나 최근의 연구에 따르면이 효과는 일반 액체 나 고체, 심지어는 공기 자체를 포함한 다른 물질에도 적용되어야합니다.

포논에 의해 운반되는 질량의 양은 수소 원자와 매우 비슷할 것으로 예상되지만, 약 10-24 그램 - 실제로 측정 할 수 있습니다. 당신이 그것을 측정한다면, 당신은 깊이 반 직관적 인 것을 발견하게 될 것입니다 : 포논의 질량은 음의 값을 갖게되어, "위로"떨어질 것입니다. 시간이 지남에 따라 그들의 궤적은 점차 지구와 같은 중력의 원천으로부터 멀어 질 것입니다. "그들의 중력 질량이 양의 값을 지니고 있다면, 그들은 아래쪽으로 떨어질 것"이라고 Penco는 말한다. "중력의 질량이 음이기 때문에 포논이 위쪽으로 떨어집니다."그리고 "떨어질"정도의 양은 똑같이 작으며 포톤이 통과하는 매체에 따라 다릅니다. 물속에서 소리가 초당 1.5 킬로미터에서 움직이는 포 네온의 음의 질량으로 인해 초당 약 1도 정도 표류하게됩니다. 그러나 이것은 15 킬로미터 이상 1 도의 변화에 ​​해당하며, 이는 측정하기가 매우 어려울 것입니다.

어려울 수도 있지만 그러한 측정은 여전히 ​​가능해야합니다. Esposito는 포논의 질량을 구별하기 위해 소리의 속도가 매우 느린 매체에서 그들을 찾을 수 있다고 지적했다. 그것은 초고속 헬륨에서 가능할 수 있습니다. 여기서 소리 의 속도는  초당 수백 미터로 떨어질 수 있고, 단일 포논의 통과는 원자의 물질의 동등 물을 이동시킬 수 있습니다.

또는 이국적인 물질로 확대 된 소량의 효과를 찾는 대신 연구원은 극도로 강렬한 음파를 면밀히 연구하여 질량 운반 포논 (phonons)을보다 분명하게 나타낼 수 있습니다. 지진은 한 가지 가능성을 제공한다고 Esposito는 말합니다. 그의 계산에 따르면, 크기 9의 지진은 지진의 음파의 중력 가속도의 결과 변화가 원자 시계를 사용하여 측정 될 수 있도록 충분한 에너지를 방출합니다. (현재 기술은 지진파의 중력장을 감지 할만큼 민감하지 않지만 기술의 발전은이를 가능하게 할 것입니다.)

질량이있는 음파는 일상 생활에 큰 영향을 미치지는 않을 것입니다. 그러나 근본적인 것이 너무 오랫동안 눈에 띄지 않을 가능성은 흥미 롭습니다. 카네기 멜론 대학교 (University of Carnegie Mellon)의 아이라 로스 타인 (Ira Rothstein) 연구원은 "이 논문이 나오기 전까지는 음파가 질량을 전달하지 않는다고 생각했다. "그런 의미에서 그것은 정말 놀라운 결과입니다. 뉴턴 이후로 주변에 있었기 때문에 고전 물리학에서 새로운 결과를 발견 할 때마다, 당신은 그것이 완전히 이해 될 것이라고 생각했을 것입니다. 신중하게 살펴보면 몇 세기 동안 다루어 져 왔던 분야에서도 신선한 아이디어를 발견 할 수 있습니다. "

왜 이것이 전에 발견 된 적이 없는지에 대한, Esposito는 불확실합니다. "우리가 고 에너지 물리학 자일 수도 있기 때문에, 중력은 우리 언어입니다."라고 그는 말합니다. "이론적으로는 다소 불만 스럽다. 원칙적으로 사람들은 몇 년 전에 그것을 발견 할 수있었습니다. "