眾所皆知，光速是宇宙中最快的速度，在真空中，光速能達到每秒約 30 萬公里的上限。那麼音速的上限是多少？
瑪麗王后學院（Queen Mary University of London）、劍橋大學（the University of Cambridge）與 Troitsk 高壓物理研究所合作，找到了音速的可能上限值。研究團隊將論文發表在《Science Advances》期刊上。
研究論文傳送門
藉由兩個常數，科學家算出音速上限
愛因斯坦提出狹義相對論後，人類就知道光速的上限值，然而直到今日，科學界仍然不知道音速的上限。與光一樣，聲音的傳播速度也會隨著介質改變。聲音在固體中的傳播速度大於在液體與氣體的速度，問題是，哪一種固體能讓音速達到最大值？
根據論文，聲音的速度上限由兩個常數決定：精細結構常數（Fine-structure constant）、質子 – 電子質量比（ the proton-to-electron mass ratio）。研究團隊據此算出音速的上限值：每秒 36 公里。這個速度是聲音在鑽石傳播時的兩倍。
此外，根據理論，當介質的原子質量增加，聲音傳播的速度就會下降，因此聲音在固態氫的傳播速度是最快的。藉由量子力學理論，研究團隊計算聲音在固態氫的傳播速度，發現這個速度很接近理論的速度上限。
固態氫可能存在於木星的核心
精細結構常數、質子 – 電子質量比對粒子物理、宇宙學至關重要，讓科學家了解元素衰變、恆星核反應等性質。然而，這項研究發現，這兩個常數對其它的物理領域也很重要，例如材料科學與凝態物理，它們決定了材料的特性，例如聲音在材料中傳播的速度。
參與實驗的劍橋大學教授 Chris Pickard 表示，音速對科學很重要，例如地震學家會使用地震產生的聲波了解地球構造；材料學者也會透過聲音了解材料對抗應力的能力。這個實驗有助於學界更了解聲音的性質。
此外，固態氫是可能存在於宇宙中的。在超過 1 百萬大氣壓的壓力下，氫氣會形成類似金屬的固體，而木星的核就具備這樣的壓力條件。這項研究或許能提供宇宙學家新洞見，讓人類了解更多宇宙的奧秘。
參考資料
《Science Advances》、《Science Daily》、《Science Alert》
（本文提供合作夥伴轉載；首圖來源：Pixabay CC Licensed）
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