Snelheidslimiet van geluid bekend

Astrid Kromhout

2020-10-14 15:54:46

geluid geluidsgolven

Wetenschappers berekenden de absolute maximale snelheid van geluidsgolven en ja, dit is nieuws. 

Je zou denken dat we allang weten wat de snelheidslimiet voor geluid is. Toch hebben wetenschappers van de Queen Mary Universiteit in Londen dat nu pas berekend, zo schrijven ze in het vakblad Science Advances. Om ons universum goed te doorgronden, is het belangrijk dat natuurkundigen dit soort fundamentele grenzen kennen. 

Lees ook:

Knallen door diamant

Geluidsgolven bewegen rapper door vaste materialen dan door vloeistof of gas; ook temperatuur en vochtgehalte beïnvloeden die snelheid. Dat komt doordat de geluidsgolf en de atomen in zijn omgeving op elkaar inwerken. De snelheid waarmee een atoom beweegt, beïnvloedt de snelheid van de geluidsgolf. Zo reist geluid bij 0 graden Celsius in droge lucht ongeveer 1194 kilometer per uur ofwel 0,33 kilometer per seconde. 

Als geluid door een massief materiaal gaat, zoals metaal, is het veel vlotter. Leg je bijvoorbeeld je oor op een spoorrails (niet echt doen!), dan hoor je de trein eerder aankomen dan door de lucht, met je hoofd omhoog. Het hardste materiaal dat wij kennen is diamant en geluid knalt daar dan ook met 18 kilometer per seconde doorheen. 

Snelheidslimiet

Maar is dat dan de absolute limiet? Om die te berekenen, gebruikten wetenschappers van de Queen Mary Universiteit twee fundamentele natuurkundige constanten die belangrijk zijn bij het verklaren hoe het universum in elkaar zit. Het gaat dan om de fijnstructuurconstante en de massaverhouding tussen protonen en elektronen

Aan de hand van deze constanten maakten de onderzoekers hun berekeningen en daaruit rolde de ultieme maximumsnelheid van geluid: 36 kilometer per seconde ofwel 129.600 kilometer per uur. Twee keer zo snel dus als in diamant. 

Jupiter

De onderzoekers hebben hun berekeningen losgelaten op 133 materialen en door vaste atomaire waterstof zouden geluidsgolven zich het snelste verplaatsen. Dit is te vinden in de kern van gasreus Jupiter, waar extreme druk heerst die waterstof een metaalachtige structuur geeft die elektriciteit goed geleidt. Door deze metallische waterstof razen geluidsgolven met 36 kilometer per seconde, de fundamentele snelheidslimiet.

Dan nog even de vraag: wat hebben we hieraan? Hoe snel geluidsgolven zich door harde materialen voortplanten, leert ons iets over de elasticiteit en stressbestendigheid van bijvoorbeeld metaal, of hoe aardbevingen ontstaan. Kennis over de grenzen van natuurkundige eigenschappen is vooral belangrijk voor nieuwe theorievorming en experimenten zodat we steeds beter kunnen begrijpen hoe het universum in elkaar zit. En het is rustgevend dat geluid nu ook zijn eigen limiet heeft, toch? 

Bronnen: Eurekalert!, Science Advances, New Scientist, Scientias

Beeld: 123RF

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Nieuws