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声波可以携带质量?

时间:2019-11-12编辑: 点击率:

2018年,高能物理学家Alberto Nicolis和Riccardo Penco在使用量子场论剖析声波经过超流氦的行为时惊奇地发现,这些声波带着着少数的质量。他们发现,在声子与引力场的相互作用中,声子在运动时会传输质量。

现在,Nicolis与别的两名理论家将这种研讨扩展到一些更了解的物质,例如一般的液体或固体中,得到的成果简直与之前相同:一个长1秒、功率为1瓦特的声波,带着的质量大约为0.1毫克。

作为研讨人员之一的Angelo Esposito说:”这种质量便是咱们每天都在阅历着的实实在在的引力质量。它是体系总质量的一小部分,会跟着波的运动从一个当地移动到另一个当地。“

曩昔,大多数物理学家都假定声波带着的是能量而非质量,这意味着它们不会发作任何引力场。新的研讨剖析所提醒的效应逾越了一般用于研讨声波的线性模型,那是一种简化过的模型,例如它们假定资料的位移总是与施加的力成正比。尽管这种近似在大多数情况下都是可行的,但它却彻底疏忽了质量效应。Esposito以为,这是由于大多数人在研讨声波时很少考虑声波与引力的相互作用。

新的核算标明,对大多数资猜中的一般声波来说,声波带着的质量等于声波的能量乘以一个由声波速度以及介质质量密度决议的因子。声波带着的质量是负的,这是一种质量的耗费,而不是质量的添加。因而,在引力场中的声波应该像任安在水中有浮力的物体相同向上漂浮。

研讨人员表明,要找到对质量流的正确物了解说,他们还有更多的作业要做。他们指出,关于液体来说,这种效应好像意味着一小部分的粒子有必要逆声波的运动而行。但这种观念对固体的可行性要更低。

Nicolis说:“咱们信任这个成果,由于描绘固体和液体的数学是十分类似的。但现在仍困惑于要怎么从微观层面解说固体的这些成果。”

高能物理学家Ira Rothstein对固体中的这种效应提出了一种或许的物了解说。弹性紧缩波能够向一个方向渐进地移动一小块质量,至少在抵达远场外表之前会如此。Rothstein说,了解固体外表发作的改变关于正确解说质量流来说至关重要。

研讨人员期望这种效应能很快被勘探到。例如,他们估量,在极冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚态下,一个声波所能带着的质量能够到达体系总质量的1/1000,挨近现在勘探技能的极限。别的,咱们还能够使用地震来进行丈量:当地震发作的激烈声波穿过地壳时,与之相关的质量或许能够高达1000亿公斤,这样就可被灵敏的引力勘探设备记载。

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