Egészen eddig joggal gondolhatta az ember, hogy a hanghullámok nem rendelkeznek tömeggel, hiszen a fizikusok körében is ez volt az általánosan elfogadott paradigma, egy új kutatás alapján azonban úgy néz ki, hogy mégis van tömegük, de annyira kicsi, hogy kísérleti körülmények között már negatív lenne – írja a Scientific American.
A tanulmányt [.pdf] a Physical Review Letters nevű folyóiratban adták ki, és arról van benne szó, hogy az eddig gondoltakkal ellentétben a hanghullámoknak van tömegük, így pedig a gravitáció is hat a hangra. A kutatók szerint a hanghullámok terjedésében közreműködő fononoknak, vagyis a szilárdtesteket felépítő atomok kollektív rezgéseit leíró kvázirészecskéknek valószínűleg van valamennyi tömege egy gravitációs térben.
Angelo Esposito, a tanulmány szerzője egyébként elmondta, hogy az ehhez hasonló eredmények triviálisnak tűnnek, de mégis szinte teljesen véletlenül fedezték fel a jelenséget. Esposito és csapata egy tavalyi tanulmányra alapozva állították fel a hipotézisüket, ami elsőként állította, hogy a fononoknak szuperfolyadékban lehet tömege. A mostani kutatás eredményeként aztán kiderült, minden más anyagnál is ugyanez a helyzet, vagyis
teljesen hétköznapi folyékony és szilárd anyagokban, sőt a levegőben is van tömege ezeknek a részecskéknek.
Ez egyébként a kutatók szerint egy hidrogénatom tömegével egyezik meg, vagyis nagyjából 10^-24 gramm. Ennek ellenére valószínűleg meg lehet mérni, de kísérleti körülmények között azt lehetne tapasztalni, hogy a fononoknak negatív a tömege. Ez azt jelenti, hogy míg a tömeggel rendelkező dolgok a gravitáció hatására az őket vonzó objektum – mondjuk a Föld – felé esnének, addig a fononok éppen ellenkezőleg elfelé mozognának tőle.
A távolodás mértéke attól is függ, hogy milyen közegben mozognak a hanghullámok, de ez vízben például azt jelentené, hogy tizenöt kilométer alatt egy fokkal módosulna a pályájuk, ezt pedig rendkívül nehéz lenne lemérni. Ezt ugyanakkor ki lehet kerülni azzal, ha egy olyan közegben – például egy ultrahideg atomi rendszerben – próbáljuk meg lemérni, ahol a hang lassabban terjed, és ahol a méréshez kedvezőbb feltételek érhetőek el.
A kutatók szerint egyébként ehelyett a rendkívül intenzív hanghullámokat is lehetne vizsgálni. Egy kilences erősségű földrengés például annyi energiát szabadítana fel, hogy lehetséges, hogy a hanghullámait le lehetne mérni atomórák segítségével, de a jelenlegi technológiákkal még nem lehet érzékelni egy földrengés gravitációs mezőjét.
Ennek a felfedezésnek egyébként a mindennapokra valószínűleg nem lesz semmi hatása, de abból a szempontból mindenképpen érdekes, hogy hiába van jelen Newton óta a klasszikus fizika, még olyan területeken is lehet újdonságokat találni, amikkel már évszázadok óta foglalkoznak a tudósok.
(Borítókép: Shutterstock)