Een drietal wetenschappers van Columbia University heeft nieuw bewijs gevonden dat geluidsgolven massa dragen. In een paper gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters beschreven Angelo Esposito, Rafael Krichevsky en Alberto Nicolis het gebruik van effectieve veldtheorietechnieken om de bevindingen van het team vorig jaar te bevestigen toen ze probeerden de massa te meten die door geluidsgolven wordt gedragen.
Geluid draagt massa. Waarom is het belangrijk?
Jarenlang waren natuurkundigen ervan overtuigd dat geluidsgolven energie droegen, maar er was geen bewijs dat ze ook massa droegen. Er leek geen reden te zijn om aan te nemen dat ze een zwaartekrachtveld zouden genereren. Dat veranderde vorig jaar toen Nicolis en collega-fysicus Riccardo Penco bewijs ontdekten dat suggereert dat conventionele wijsheid misschien verkeerd is. Ze gebruikten kwantumveldentheorie om aan te tonen dat geluidsgolven die reizen in superfluïde helium een kleine hoeveelheid massa met zich meedragen. Meer specifiek ontdekten ze dat fononen op een zodanige manier interactie hadden met het zwaartekrachtveld dat ze werden gedwongen om massa weg te dragen terwijl ze door het medium bewogen. In het nieuwe werk meldden de wetenschappers dat vergelijkbare resultaten gelden voor de meeste materialen.
Met behulp van effectieve veldentheorie toonden ze aan dat een geluidsgolf van één watt die een seconde in water reist, een massa van ongeveer 0,1 milligram overbrengt. Ze merken ook op dat deze massa deel uitmaakte van de totale massa van het systeem, dat met de golf meebewoog terwijl het van de ene plaats naar de andere ging.
Het is belangrijk op te merken dat de onderzoekers niet echt de massa hebben gemeten die door de geluidsgolf wordt gedragen - ze gebruikten wiskunde om te bewijzen dat dit gebeurde. In het geval van echte metingen stelden ze experimenten voor die konden worden gedaan met geluidsgolven in een Bose-Einstein-condensaat van zeer koude atomen - een dergelijke opstelling zou voldoende massa moeten laten zien om te worden overgedragen om meetbaar te zijn. Ze merken ook op dat de beste benadering zou kunnen zijn om de massa te meten die wordt gedragen door geluidsgolven die door de aarde reizen als onderdeel van een aardbeving. Zo'n geluid kan miljarden kilo's massa dragen, wat zichtbaar zal zijn op apparaten die het zwaartekrachtveld meten.
Ilya Khel
