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Schallwellen sind Träger von Masse

17.03.2019

Wissenschaftler der Universitäten von Columbia und Pennsylvania haben Fragen im Zusammenhang mit dem Verhalten und der Ausbreitung von Schallwellen untersucht, die sich in einer superflüssigen Flüssigkeit, flüssigem Helium, ausbreiten. Das erste ihrer Experimente zeigte, dass Schall einen Massenwert ungleich Null hat und seine Bewegung daher unter den Einfluss des globalen Gravitationsfeldes, in diesem Fall der Schwerkraft, fällt.

Das Ausmaß der von Wissenschaftlern entdeckten Effekte ist so gering, dass ihre Manifestationen auf der Erde in keiner Weise zu spüren sind, sie können sich unter sehr extremen Bedingungen manifestieren, wenn sich das erzeugte stellare "Gebrüll" in der Umgebung extrem dichter Objekte wie Neutronen bewegt Sterne. Und dann können die Auswirkungen der Wechselwirkung starker Schallwellen mit der stärksten Schwerkraft von Weltraumobjekten die in dieser Region des Weltraums ablaufenden Prozesse erheblich beeinflussen.

Während Wissenschaftler die Möglichkeit bestätigt haben, dass Schallwellen unter extremen Bedingungen Masse haben, bereiten sie jetzt eine Reihe von Experimenten vor, die bestätigen sollen, dass Phononen, Schallteilchen, unter normalen Bedingungen Masse haben. All dies widerspricht der bestehenden Theorie, nach der Phononen keine Masse haben und Gravitationsfelder ihre Bewegung in keiner Weise beeinflussen.

Der Schlüssel zur Lösung des oben beschriebenen Problems wird die Untersuchung der Phononenausbreitung in einem Medium mit gegebenen Parametern sein. In einem idealen Medium kann die Bewegung von Phononen und die Übertragung von Bewegungsimpulsen als eine der Formen der linearen Dispersion beschrieben werden, die den Phononen nach theoretischen Berechnungen eine Masse ungleich Null verleiht. Aber in der Realität, der sich Wissenschaftler stellen müssen, ist alles viel schlimmer, echte Teilchen und Flüssigkeiten sind alles andere als ideal, sie gehorchen einer Vielzahl anderer physikalischer Gesetze, interagieren und beeinflussen sich gegenseitig in der Nähe von Objekten.

Die Masse, die Wissenschaftler im Phonon finden werden, ist sehr klein. Sie liegt im gleichen Bereich wie die Energiemenge eines Lichtphotons dividiert durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit, mit anderen Worten, diese Masse ist sehr, sehr klein. Leider wurden bei weitem nicht alle theoretischen Berechnungen und Bestätigungen der Wissenschaftler in der Praxis getestet. Dazu müssen Gravitationsänderungen auf der Ebene einzelner Atome gemessen werden, die auf eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt sind. Dies wird in naher Zukunft möglich sein, erst seit Kurzem können Wissenschaftler mit Bose-Einstein-Kondensaten im Weltraum experimentieren.

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