Âm thanh có khối lượng âm, và tất cả xung quanh bạn, nó trôi đi, lên xuống - mặc dù rất chậm.
Đó là kết luận của một bài báo được gửi vào ngày 23 tháng 7 cho tạp chí in sẵn arXiv, và nó phá vỡ sự hiểu biết thông thường rằng các nhà nghiên cứu từ lâu đã có sóng âm thanh: như những gợn sóng không có khối lượng xuyên qua vật chất, tạo ra các phân tử xô đẩy nhưng cuối cùng cân bằng mọi hướng lên hoặc xuống chuyển động với một chuyển động đi xuống bằng nhau và ngược lại. Đó là một mô hình đơn giản sẽ giải thích hành vi của âm thanh trong hầu hết các trường hợp, nhưng nó không hoàn toàn đúng, bài báo mới lập luận.
Một phonon - một đơn vị rung động giống như hạt có thể mô tả âm thanh ở quy mô rất nhỏ - có khối lượng âm rất nhỏ và điều đó có nghĩa là sóng âm truyền lên rất nhẹ, Rafael Krichevsky, một sinh viên tốt nghiệp ngành vật lý tại Đại học Columbia cho biết.
Phonons không phải là các loại hạt mà hầu hết mọi người thường tưởng tượng, như các nguyên tử hoặc phân tử, Krichevsky, người đã xuất bản bài báo cùng với Angelo Esposito, một sinh viên tốt nghiệp ngành vật lý tại Đại học Columbia và Alberto Nicolis, giáo sư vật lý tại Columbia.
Khi âm thanh di chuyển trong không khí, nó làm rung các phân tử xung quanh nó, nhưng sự rung động đó không thể được mô tả dễ dàng bằng chính sự chuyển động của các phân tử, Krichevsky nói với Live Science trong một email.
Thay vào đó, giống như sóng ánh sáng có thể được mô tả là photon hoặc hạt ánh sáng, phonon là một cách để mô tả sóng âm phát ra từ các tương tác phức tạp của các phân tử chất lỏng, Krichevsky nói. Không có hạt vật lý nào xuất hiện, nhưng các nhà nghiên cứu có thể sử dụng toán học của các hạt để mô tả nó.
Và hóa ra, các nhà nghiên cứu cho thấy, những phonon mới nổi này có một khối lượng nhỏ - có nghĩa là khi trọng lực kéo chúng, chúng di chuyển theo hướng ngược lại.
"Trong một trường hấp dẫn, các phonon từ từ tăng tốc theo hướng ngược lại mà bạn mong đợi, giả sử, một viên gạch rơi xuống," Krichevsky nói.
Để hiểu làm thế nào điều này có thể hoạt động, hãy tưởng tượng một chất lỏng bình thường trong đó trọng lực tác động xuống. Các hạt chất lỏng sẽ nén các hạt bên dưới nó, để nó hơi dày hơn xuống thấp hơn. Các nhà vật lý đã biết rằng âm thanh thường di chuyển nhanh hơn qua môi trường dày đặc hơn thông qua môi trường ít đậm đặc hơn - vì vậy tốc độ âm thanh trên một phonon sẽ chậm hơn tốc độ âm thanh qua các hạt dày hơn một chút bên dưới nó. Điều đó làm cho phonon "lệch" lên, Krichevsky nói.
Quá trình này xảy ra với sóng âm thanh quy mô lớn, Krichevsky nói. Điều đó bao gồm mọi bit âm thanh phát ra từ miệng của bạn - mặc dù chỉ rất nhẹ. Trong một khoảng cách đủ dài, âm thanh của bạn nói "xin chào" sẽ uốn cong lên trời.
Hiệu quả là quá nhỏ để đo lường với công nghệ hiện có, các nhà nghiên cứu đã viết trong bài báo mới, chưa được đánh giá ngang hàng.
Nhưng không phải là không thể, trên đường, một phép đo rất chính xác có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đồng hồ siêu chính xác sẽ phát hiện độ cong nhẹ của đường đi của một phonon. (Nhà khoa học mới cho rằng nhạc kim loại nặng sẽ là một ứng cử viên thú vị cho một thí nghiệm như vậy trong báo cáo ban đầu của họ về chủ đề này.)
Và có những hậu quả thực sự cho khám phá này, nhà nghiên cứu viết. Trong lõi dày đặc của các ngôi sao neutron, nơi sóng âm di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, một sóng âm chống trọng lực sẽ có tác dụng thực sự đối với toàn bộ hành vi của ngôi sao.
Tuy nhiên, hiện tại, đây hoàn toàn là lý thuyết - một điều đáng suy ngẫm khi âm thanh rơi xuống xung quanh chúng ta.
