音速上限值是多少？大约36千米/秒。

《科学进展》杂志当地时间10月9日发文称，英国伦敦大学玛丽皇后学院、剑桥大学、日本东北大学和俄罗斯高压物理研究所的科学家们发现：音速的上限值为36千米/秒左右。这大约是声音在钻石中传播速度的两倍。

不论是声波还是光波，都是能量在不同区域间转移造成的干扰。声波在不同介质中的传播速度是不同的，它在固体中要比在液体或气体中“跑”得更快。

爱因斯坦的狭义相对论规定了光波传播的速度上限为300000千米/秒，然而，科学家们一直不清楚声波在固体或液体中传播时，是否也存在速度上限。

在这项新研究中，科学家还发现声速的上限取决于两个基本常数：精细结构常数和质子-电子质量比。

这两个常数对于人类理解宇宙有重要作用。它们的值控制着质子衰变、恒星中的核合成等核反应，而且两个数字间的平衡构建了一处狭窄的“宜居地带”——在此处，恒星和行星得以形成，支持生命的分子结构也悄然现身。

此次研究发现表明，这两个基本常数也可以限制特定材料属性（如声速）的数值，从而影响其他科学领域（如材料科学和凝聚态物理学）。

科学家们预测：声速会随着原子质量的增大而降低（这也意味着声音在固体氢原子中的传播速度是最快的）。固体氢原子是一种只能在高于100万大气压下存在的原子固体。

在这样的压力条件下，氢变成了一种“迷人”的金属固体材料，会像铜一样导电，而且有可能是一种室温超导体。

为验证这一理论，研究人员利用不同材料进行测试，经过最先进的量子力学计算，他们发现固体氢原子中的声速接近理论预测极限值。

剑桥大学材料科学教授Chris Pickard说：“了解声波在固体中的传播对许多科学领域的研究都具有重要作用。例如，地震学家能够通过地球内部深处的地震引发的声波了解地震本质和地球组成成分。材料科学家对声波也很感兴趣，因为声波与弹性特征有关。”

原创编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《科学进展》

期刊编号：2375-2548

原文链接：https://phys.org/news/2020-10-scientists-upper-limit.html

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