Un groupe d’enseignants et d’étudiants de lycée et d’université a transmis des impulsions sonores plus rapidement que les voyages de la lumière, du moins selon une compréhension de la vitesse de la lumière.

Les résultats sont conformes à la théorie de la relativité d’Einstein, alors ne vous attendez pas à ce que ces recherches conduisent à des vaisseaux spatiaux propulsés par le son qui volent plus vite que la lumière. Néanmoins, le travail pourrait aider à stimuler la recherche qui augmente la vitesse des signaux électriques et autres plus qu’auparavant.

La métrique standard pour la vitesse de la lumière est celle de la lumière voyageant dans le vide. Cette constante, connue sous le nom de c, est d’environ 186 000 miles par seconde, soit environ un million de fois la vitesse du son dans l’air. Selon les travaux d’Einstein, la matière et les signaux ne peuvent pas voyager plus vite que c.

Science du PVC

Cependant, le physicien William Robertson de la Middle Tennessee State University à Murfreesboro, avec un lycée enseignant, deux collégiens et deux lycéens, ont réussi, selon la façon dont vous le regardez, à transmettre des impulsions sonores plus rapidement que c en utilisant un peu plus qu’un tuyau de plomberie en plastique et une carte son d’ordinateur.

« Cette expérience est vraiment une science fondamentale », a déclaré Robertson à LiveScience.

La clé pour comprendre leurs résultats, rapportée en ligne le 2 janvier dans la revue Applied Physics Letters, consiste à envisager chaque impulsion sonore ou lumineuse sous la forme d’un groupe d’ondes entremêlées. Cette impulsion monte et descend avec l’énergie dans l’espace, avec un pic de force au milieu.

Robertson et ses collègues ont transmis les impulsions sonores de la carte son à travers une boucle faite de tuyau de plomberie en PVC et de connecteurs à partir d’un matériel boutique. Cette boucle s’est scindée puis a recombiné les minuscules ondes constituant chaque impulsion.

Cela a conduit à un résultat curieux. Quand on regarde une impulsion qui entre puis sort du tube, avant même que le pic de l’impulsion d’entrée ne pénètre dans le tube, le pic de l’impulsion de sortie a déjà quitté le tube.

Si les vitesses de chaque des ondes constituant une impulsion sonore dans cette configuration sont prises ensemble, la « vitesse de groupe » de l’impulsion a dépassé c.

« Je crois que c’est la première démonstration expérimentale d’un son allant plus vite que la lumière, « Dit Robertson. Des recherches antérieures ont prouvé qu’il était possible de transmettre des impulsions électriques et même lumineuses avec des vitesses de groupe dépassant c.

Chose commune?

Robertson a expliqué que cet effet acoustique plus rapide que la lumière est probablement banal mais imperceptible.

« Le filtre de boucle que nous avons utilisé divise puis recombine le son le long de deux chemins de longueur inégale », dit-il. « De telles interférences » à trajet partagé « se produisent fréquemment dans le monde de tous les jours. »

Par exemple: « Lorsqu’une source sonore est située près d’un mur dur, certains sons parviennent à l’auditeur directement depuis la source tandis que d’autres sons parcourt le chemin le plus long qui fait rebondir le son sur le mur. Les sons se recombinent à l’auditeur », a déclaré Robertson. Cependant, la faiblesse des signaux et le fait que les différences de synchronisation qui en résultent sont très légères « signifient que nous ne pourrions jamais entendre cet effet. »

Aucune des ondes individuelles constituant les impulsions sonores voyagé plus vite que c. En d’autres termes, la théorie de la relativité d’Einstein a été préservée. Cela signifie que l’on ne pouvait pas, par exemple, crier un message plus vite que la lumière.

Pourtant, cette recherche pourrait avoir des applications en ingénierie. Robertson a expliqué que bien qu’il ne soit pas possible d’envoyer des informations plus rapidement que la lumière, il semble que ces techniques pourraient permettre d’acheminer des signaux plus lents que la lumière dans des circuits électroniques plus rapidement qu’auparavant. >

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Dans une expérience antérieure indépendante, Robert Boyd de l’Université de Rochester a utilisé des principes similaires pour faire voyager des impulsions de lumière vers l’arrière et plus rapide que c.

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