Um grupo de professores e alunos do ensino médio e universitários transmitiu pulsos de som mais rápido do que a luz viaja – pelo menos de acordo com uma compreensão da velocidade da luz.
Os resultados estão de acordo com a teoria da relatividade de Einstein, então não espere que esta pesquisa leve a espaçonaves propelidas por som que voam mais rápido que a luz. Ainda assim, o trabalho pode ajudar a estimular pesquisas que aumentam a velocidade de sinais elétricos e outros sinais ainda mais.
A métrica padrão para a velocidade da luz é a da luz viajando no vácuo. Essa constante, conhecida como c, é cerca de 186.000 milhas por segundo, ou cerca de um milhão de vezes a velocidade do som no ar. De acordo com o trabalho de Einstein, matéria e sinais não podem viajar mais rápido do que c.
Ciência do PVC
No entanto, o físico William Robertson da Middle Tennessee State University em Murfreesboro, junto com uma escola secundária professor, dois estudantes universitários e dois estudantes do ensino médio, conseguiram, dependendo de como você olha para isso, transmitir pulsos sonoros mais rápido do que c usando pouco mais do que um encanamento de plástico e uma placa de som de computador.
“Este experimento é uma ciência verdadeiramente básica”, disse Robertson ao LiveScience.
A chave para entender seus resultados, relatado online em 2 de janeiro na revista Applied Physics Letters, é imaginar cada pulso de som ou luz como um grupo de ondas misturadas. Este pulso sobe e desce com a energia no espaço, com um pico de força no meio.
Robertson e seus colegas transmitiram pulsos de som da placa de som por meio de um loop feito de cano de PVC e conectores de hardware armazenar. Este loop se dividiu e então recombinou as ondas minúsculas que compõem cada pulso.
Isso levou a um resultado curioso. Ao observar um pulso que entrou e saiu do tubo, antes que o pico do pulso de entrada chegasse ao tubo, o pico do pulso de saída já havia deixado o tubo.
Se as velocidades de cada um das ondas que compõem um pulso de som nesta configuração são tomadas em conjunto, a “velocidade de grupo” do pulso excedeu c.
“Eu acredito que esta é a primeira demonstração experimental de som indo mais rápido que a luz, “Robertson disse. Pesquisas anteriores provaram que é possível transmitir pulsos elétricos e até mesmo de luz com velocidades de grupo superiores a c.
Coisa comum?
Robertson explicou que esse efeito acústico mais rápido que a luz é provavelmente comum, mas imperceptível.
“O filtro de loop que usamos divide e então recombina o som ao longo de dois caminhos de comprimento desiguais”, disse ele. “Essa interferência de” caminho dividido “ocorre com frequência no mundo cotidiano.”
Por exemplo: “Quando uma fonte de som está localizada perto de uma parede dura, parte do som chega ao ouvinte diretamente da fonte, enquanto parte do som percorre o caminho mais longo que rebate o som da parede. Os sons se recombinam no ouvinte “, disse Robertson. No entanto, a fraqueza dos sinais e o fato de que quaisquer diferenças resultantes no tempo são muito pequenas “significam que nunca seríamos capazes de ouvir esse efeito.”
Nenhuma das ondas individuais que compõem os pulsos de som viajou mais rápido do que c. Em outras palavras, a teoria da relatividade de Einstein foi preservada. Isso significa que não se podia, por exemplo, gritar uma mensagem mais rápido que a luz.
Ainda assim, esta pesquisa pode ter aplicações de engenharia. Robertson explicou que, embora não seja possível enviar informações mais rápido do que a luz, parece que essas técnicas podem tornar possível rotear sinais mais lentos que a luz em circuitos eletrônicos mais rápido do que antes.
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Em um experimento anterior não relacionado, Robert Boyd da Universidade de Rochester usou princípios semelhantes para fazer pulsos de luz viajarem para trás e mais rápido do que c.
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