科学者達は、音波が質量を運べることを発見しました
科学者達は、音波が質量を運べることを発見しました
(図 Symbol Pixabay) (Fig.) アーティクル・イメージ
音波が物を運ぶことを想像したことがありますか。 これがサイエンス・フィクションで起こるのを見たことがありますが、現実の世界で起こることはこれまで見たことがありません。
驚いたことに、研究者達は最近、音の粒子がどのように質量を運ぶ能力を持っているかを示しました。
さらに、これらの粒子が、それら自身の重力場を創れることを意味します。
物理学レビュー・レター(Physical Review Letters)誌に最近発表された論文では、アンジェロ・エスポジト(Angelo Esposito)氏、ラファエル・クリチェフスキー(Rafael Krichevsky)氏、そしてアルベルト・ニコリス(Alberto Nicolis)氏は、昨年に研究者達によってなされた発見を確認するために、有効場の理論(effective field theory)を使いました。彼らは、音波によって運ばれる質量を測定しようとしています。
(図 background Pixabay)
何年もの間、科学者達は音波がエネルギーを運ぶ可能性が最も高いと主張してきましたが、しかし、音の粒子が質量を運ぶ能力を持っていたことを示すための、実際の証拠は提示されていません。
昨年、フィラデルフィア(Philadelphia)のペンシルバニア大学(University of Pennsylvania)のニコリス氏とリカルド・ペンコ(Riccardo Penco)氏は、場の量子論(quantum field theory)を使い、超流動ヘリウム(superfluid helium)を通る音波が、それらと共に少量の質量を運ぶ能力を持っていた証拠を発見しました。
科学者達は、光子が重力場と相互作用して、物質を通って移動するときに、それらが一緒に質量を運ぶことを強制することを発見しました。
新しい研究は次の主張をします。ほとんどの物質で、同じ結果が期待できることを示す証拠があります。
彼らは、次のことを実証するために、有効場の理論に目を向けました。それは、水中を1秒間移動する1ワットの音波が、約0.1ミリグラムの質量を運ぶことができる方法です。
波と一緒に動いた系の全質量の何分の1かの質量が、どのように検出されたのかについて、新しい論文は説明しています。
科学者達は、実際には音波によって運ばれる質量を測定していません。これに言及することは注目に値します。彼らは、それが上手く行くことを証明するために数式を使いました。
「私達は、結果を信頼しています」と、ニコリス氏は言います。「何故ならば、固体と流体を記述する数学は、とても似ているからです。しかし、これらの結果を固体の顕微鏡レベルで解釈しようとしていますが、現在混乱しています。」
「これは確かに驚くべきことです」とCMU(カーネギー・メロン大学(Carnegie Mellon University) )の高エネルギー物理学者アイラ・ロスシュタイン(Ira Rothstein)氏は説明します。「あなたは次のように考えていたでしょう。古典物理学でのこのような結果は完全に理解されていました。うまくいけば、効果はすぐに測定されます。」
この研究は物理学レビュー・レター誌に掲載されました。
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音波 (即ち弾性波、竪波)が、液体中を移動するときに、質量(物質)を一緒に運ぶ、こうした自然現象です。まだ、極めて微量なのですが、サイエンスが解明されれば、応用としてのテクノロジーに発展していくのでしょう。少し気になるのは、液体よりも粘性の高い空気の中でも、うまく質量を運べるのかどうかです。
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