En grupp gymnasielärare och studenter har överfört ljudpulser snabbare än ljusrörelser – åtminstone enligt en förståelse för ljusets hastighet.

Resultaten överensstämmer med Einsteins relativitetsteori, så förvänta dig inte att denna forskning leder till ljuddrivna rymdskepp som flyger snabbare än ljus. Arbetet kan ändå hjälpa till att stimulera forskning som ökar hastigheten för elektriska och andra signaler högre än tidigare.

Standardmåttet för ljusets hastighet är ljusets rörelse i vakuum. Denna konstant, känd som c, är ungefär 186 000 miles per sekund, eller ungefär en miljon gånger ljudets hastighet i luft. Enligt Einsteins arbete kan materia och signaler inte resa snabbare än c.

PVC-vetenskap

Fysikern William Robertson vid Middle Tennessee State University i Murfreesboro, tillsammans med en gymnasium lärare, två högskolestudenter och två gymnasieelever, lyckades, beroende på hur man tittar på det, sända ljudpulser snabbare än c med lite mer än ett plaströr och ett dators ljudkort.

”Detta experiment är verkligen källarvetenskap,” berättade Robertson för WordsSideKick.

Nyckeln till att förstå deras resultat, rapporterade online den 2 januari i tidskriften Applied Physics Letters, är att se varje ljud- eller ljuspuls som en grupp blandade vågor. Denna puls stiger och faller med energi över rymden, med en topp av styrka i mitten.

Robertson och hans kollegor överförde ljudpulser från ljudkortet genom en slinga gjord av PVC-rörledningar och kontakter från en hårdvara Lagra. Denna slinga delades upp och kombinerade sedan de små vågorna som bildade varje puls.

Detta ledde till ett märkligt resultat. När man tittar på en puls som kom in och sedan lämnade röret, innan toppen av den inkommande pulsen till och med kom in i röret, hade toppen av den utgående pulsen redan lämnat röret.

Om hastigheterna för varje av vågorna som bildar en ljudpuls i denna inställning tas tillsammans, ”grupphastigheten” för pulsen översteg c.

”Jag tror att detta är den första experimentella demonstrationen av ljud som går snabbare än ljus, ”Sa Robertson. Tidigare forskning har visat att det är möjligt att sända elektriska och jämna ljuspulser med grupphastigheter som överstiger c.

Gemensamt?

Robertson förklarade att den här akustiska effekten snabbare än ljuset troligen är vanlig men omärklig.

”Slingfiltret som vi använde delar upp och kombinerar sedan ljud igen längs två olika längdvägar”, sa han. ”Sådan” split-path ”-störning förekommer ofta i vardagen.”

Till exempel: ”När en ljudkälla ligger nära en hård vägg når något ljud lyssnaren direkt från källan medan något ljud reser den längre vägen som studsar ljudet från väggen. Ljuden rekombineras hos lyssnaren, ”sa Robertson. Men signalernas svaghet och det faktum att de resulterande skillnaderna i timing är mycket små ”betyder att vi aldrig skulle kunna höra denna effekt.”

Ingen av de enskilda vågorna som bildar ljudpulserna reste snabbare än c. Med andra ord bevarades Einsteins relativitetsteori. Det betyder att man till exempel inte kunde ropa ett meddelande snabbare än ljus.

Ändå kan den här forskningen ha tekniska tillämpningar.Robertson förklarade att även om det inte är möjligt att skicka information snabbare än ljus, verkar det som om dessa tekniker skulle kunna göra det möjligt att dirigera långsammare än ljus i elektroniska kretsar snabbare än tidigare.

• Livets små mysterier
• Ljus reser bakåt och snabbare än ljus
• Forskare ifrågasätter naturens grundläggande lagar
• Forskare rör sig med Ljusets hastighet
• De största populära myterna

I ett icke-relaterat tidigare experiment använde Robert Boyd vid University of Rochester liknande principer för att få ljuspulser att röra sig bakåt och snabbare än c.

Se en grafik eller animering

eller läs berättelsen.