Звук має негативну масу, і все навколо вас пливе вгору, вгору і вбік - хоча і дуже повільно.
Це висновок статті, поданої 23 липня до журналу додруку arXiv, і це розбиває загальноприйняте розуміння того, що дослідники давно мали звукові хвилі: як безмасштабні пульсації, які пронизують речовину, даючи молекулам поштовх, але в кінцевому рахунку врівноважуючи будь-який рух вперед або вгору рух з рівним і протилежним рухом вниз. Це проста модель, яка пояснить поведінку звуку в більшості обставин, але це не зовсім вірно, стверджує новий документ.
Фонон - одиниця вібрації, що нагадує частинки, яка може описувати звук у дуже малих масштабах - має дуже незначну негативну масу, а це означає, що звукові хвилі так легко рухаються вгору, - сказав Рафаель Кричевський, аспірант з фізики Колумбійського університету.
Фонони не є частинками подібного роду, які зазвичай уявляють люди, як атоми або молекули, - сказав Кричевський, який опублікував документ разом з Анжело Еспозіто, аспірантом з фізики Колумбійського університету, та Альберто Ніколіс, доцентом фізики Колумбії.
Коли звук рухається повітрям, він вібрує молекули навколо нього, але цю вібрацію неможливо легко описати рухом самих молекул, Кричевський розповів Live Science в електронному листі.
Натомість, так само, як світлові хвилі можна описати як фотони, або частинки світла, фонони - це спосіб описати звукові хвилі, що виникають у результаті складних взаємодій молекул рідини, сказав Кричевський. Жодна фізична частинка не виникає, але дослідники можуть використовувати математику частинок, щоб описати її.
І виявляється, показали дослідники, ці фонони, що виникають, мають крихітну масу - це означає, що коли тяжіння на них тяжіє, вони рухаються у зворотному напрямку.
"У гравітаційному полі фонони повільно прискорюються в протилежному напрямку, який ви очікували б, скажімо, впаде цегла", - сказав Кричевський.
Щоб зрозуміти, як це може працювати, уявіть собі нормальну рідину, в якій сила тяжіння діє вниз. Частинки рідини будуть стискати частинки під нею, так що вона трохи щільніше опускається вниз. Фізики вже знають, що звук, як правило, рухається швидше через більш щільний носій, ніж через менш щільний носій - тому швидкість звуку вище фонона буде меншою, ніж швидкість звуку через трохи щільніші частинки під ним. Це призводить до того, що фонон "відхиляється" вгору, сказав Кричевський.
Цей процес відбувається і з масштабними звуковими хвилями, сказав Кричевський. Це включає кожен шматочок звуку, який виходить з ваших уст - хоч і дуже незначно. На достатньо великій відстані звук, який ви говорите "привіт", схилиться вгору в небо.
Ефект є занадто крихітним, щоб вимірювати існуючі технології, - писали дослідники у новій статті, яка не піддавалася рецензуванню.
Але не неможливо, що внизу дороги можна було б зробити дуже точне вимірювання, використовуючи надточні годинники, які б виявляли незначне викривлення шляху фонона. (Новий вчений припустив, що хеві-метал музика буде цікавим кандидатом на такий експеримент у своєму первісному звіті з цього приводу.)
І справжні наслідки цього відкриття є, - написав дослідник. У щільних ядрах нейтронних зірок, де звукові хвилі рухаються майже зі швидкістю світла, антигравітаційна звукова хвиля повинна мати реальний вплив на поведінку всієї зірки.
Поки що це цілком теоретично - щось міркувати, як звук падає вгору навколо нас.
