ภายใต้สภาวะปกติ คลื่นเสียงไม่สามารถไปได้เร็วกว่า 36 กิโลเมตรต่อวินาที สล็อตเว็บตรง แตกง่าย เสียงมีการจำกัดความเร็ว ภายใต้สถานการณ์ปกติ คลื่นของมันสามารถเดินทางได้ไม่เร็วกว่าประมาณ 36 กิโลเมตรต่อวินาทีนักฟิสิกส์เสนอ 9 ตุลาคมในความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
เสียงจะดำเนินไปด้วยอัตราที่ต่างกันในวัสดุต่างๆ
เช่น เคลื่อนที่ในน้ำได้เร็วกว่าในอากาศ เป็นต้น แต่ภายใต้สภาวะที่พบตามธรรมชาติบนโลก ไม่มีวัสดุใดสามารถโฮสต์คลื่นเสียงที่แซงหน้าขีดจำกัดสูงสุดนี้ ซึ่งเป็นความเร็วปกติประมาณ 100 เท่าของเสียงที่เดินทางในอากาศ
การให้เหตุผลของทีมขึ้นอยู่กับสมการความสัมพันธ์ทางฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่รู้จักกันดี นักฟิสิกส์เรื่องย่อ Kamran Behnia จาก École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles ในปารีส กล่าวว่า “ด้วยความเรียบง่ายของการโต้แย้ง มันแสดงให้เห็นว่า [นักวิจัย] กำลังวางนิ้วบนบางสิ่งที่ลึกซึ้งมาก”
สมการจำกัดความเร็วขึ้นอยู่กับค่าคงที่พื้นฐาน ซึ่งเป็นตัวเลขพิเศษที่ครองจักรวาล หนึ่งในจำนวนดังกล่าว ความเร็วของแสง กำหนดขีดจำกัดความเร็วสูงสุดของจักรวาล ไม่มีอะไรจะไปได้เร็วกว่านี้ ค่าคงที่ของโครงสร้างแบบละเอียด (fine-structure constant) เป็นตัวกำหนดความแรงที่อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจะผลักและดึงเข้าหากัน เมื่อรวมกันในการจัดเรียงที่ถูกต้องกับค่าคงที่อื่น – อัตราส่วนของมวลของโปรตอนและอิเล็กตรอน – ตัวเลขเหล่านี้จะให้การจำกัดความเร็วของเสียง
คลื่นเสียงซึ่งประกอบด้วยการสั่นของอะตอมหรือโมเลกุล เดินทางผ่านวัสดุโดยที่อนุภาคตัวหนึ่งกระแทกกัน ความเร็วของคลื่นขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ รวมถึงประเภทของพันธะเคมีที่ยึดวัสดุไว้ด้วยกันและอะตอมของคลื่นนั้นมีขนาดใหญ่เพียงใด
นักฟิสิกส์เรื่องสารควบแน่น Kostya Trachenko และเพื่อนร่วมงานพบว่าไม่มีความเร็วเสียงใดที่วัดได้ในของเหลวและของแข็งต่างๆ เกินขีดจำกัดที่เสนอ ความเร็วที่เร็วที่สุดที่วัดได้ในเพชรมีค่าสูงสุดเพียงครึ่งทางทฤษฎีเท่านั้น
ขีดจำกัดนี้มีผลเฉพาะกับของแข็งและของเหลวที่ความดันที่มักพบบนโลก ที่แรงกดดันหลายล้านเท่าของชั้นบรรยากาศของโลก คลื่นเสียงจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นและอาจเกินขีดจำกัด
วัสดุชนิดหนึ่งที่คาดว่าจะมีความเร็วเสียงสูงนั้นมีอยู่เฉพาะเมื่อเกิดแรงกดดันสูงเช่นนี้เท่านั้น:
ไฮโดรเจนที่อัดแน่นจนกลายเป็นโลหะแข็ง ( SN: 6/28/19 ) โลหะนั้นไม่เคยถูกสร้างขึ้นมาอย่างน่าเชื่อถือ ดังนั้นนักวิจัยจึงคำนวณความเร็วที่คาดหวังแทนที่จะใช้การวัด สูงกว่าความดันบรรยากาศของโลกประมาณ 6 ล้านเท่า การจำกัดความเร็วเสียงจะถูกทำลาย การคำนวณแนะนำ
บทบาทของค่าคงที่พื้นฐานในความเร็วสูงสุดของเสียงเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของคลื่นผ่านวัสดุ เสียงเดินทางได้ด้วยปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอิเล็กตรอนของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งเป็นที่ที่ค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียดจะเข้ามามีบทบาท และอัตราส่วนมวลโปรตอนกับอิเล็กตรอนก็มีความสำคัญเพราะถึงแม้อิเล็กตรอนจะมีปฏิสัมพันธ์กัน แต่นิวเคลียสของอะตอมก็เคลื่อนที่ตามไปด้วย
ค่าคงที่ของโครงสร้างแบบละเอียดและอัตราส่วนมวลโปรตอนกับอิเล็กตรอนเป็นค่าคงที่ไร้มิติ ซึ่งหมายความว่าไม่มีหน่วยติดอยู่ ค่าคงที่ไร้มิติดังกล่าวทำให้นักฟิสิกส์หลงใหลเนื่องจากค่านิยมมีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของจักรวาลอย่างที่เราทราบ ( SN: 11/2/16 ) ตัวอย่างเช่น หากค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียดมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ดาว ดาวเคราะห์และชีวิตก็ไม่สามารถก่อตัวขึ้นได้ แต่ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ว่าทำไมตัวเลขที่สำคัญทั้งหมดเหล่านี้ถึงมีค่าของมัน
“เมื่อฉันนอนไม่หลับ บางครั้งฉันก็คิดถึงเรื่องนี้” Trachenko จากมหาวิทยาลัยควีนแมรีแห่งลอนดอนกล่าว ดังนั้นเขาและเพื่อนร่วมงานจึงขยายปริศนานี้จากอาณาจักรจักรวาลไปสู่แนวคิดทั่วไป เช่น ความเร็วของเสียง Trachenko และผู้เขียนร่วม Vadim Veniaminovich Brazhkin จาก Institute for High Pressure Physics ในเมือง Troitsk ประเทศรัสเซีย ยังรายงานความหนืดขั้นต่ำที่เป็นไปได้สำหรับของเหลวในScience Advances วันที่ 24 เมษายน
ขีดจำกัดความหนืดนั้นขึ้นอยู่กับค่าคงที่พลังค์ ตัวเลขที่เป็นหัวใจของกลศาสตร์ควอนตัม คณิตศาสตร์ที่ควบคุมฟิสิกส์ในสเกลที่เล็กมาก หากค่าคงที่พลังค์มีค่ามากกว่า 100 เท่า Trachenko กล่าวว่า “น้ำจะเหมือนน้ำผึ้ง และนั่นอาจจะเป็นจุดจบของชีวิตเพราะกระบวนการในเซลล์จะไม่ไหลอย่างมีประสิทธิภาพ”
พลังงานของลำแสงของ FRIB ได้รับการคัดเลือกมาอย่างดีเพื่อผลิตไอโซโทปหายาก พลังงานมากเกินไปจะทำให้นิวเคลียสแตกเมื่อชนกับเป้าหมาย ดังนั้น FRIB จึงได้รับการออกแบบมาให้ใช้พลังงานน้อยกว่าหนึ่งในร้อยของ Large Hadron Collider ที่ CERN ใกล้เจนีวา ซึ่งเป็นเครื่องเร่งความเร็วที่มีพลังมากที่สุดในโลก
ศักยภาพของคันเร่งใหม่นั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น: โดยพื้นฐานแล้ว มันมีอนุภาคจำนวนมากในลำแสงของมัน ตัวอย่างเช่น FRIB จะสามารถกระแทกยูเรเนียมไอออน 50 ล้านล้านต่อวินาทีไปยังเป้าหมายได้ เป็นผลให้มันจะผลิตไอโซโทปหายากที่รุนแรงมากขึ้นกว่ารุ่นก่อน สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
