Kecepatan Tertinggi dari Suara Ditemukan oleh Para Ilmuwan

Misteri akan seberapa cepat kecepatan suara yang ada sekarang ternyata baru-baru ini ditemukan dengan batas kecepatan teratas yang mungkin terjadi

Penelitian dari kolaborasi antara Queen Mary University of London, University of Cambridge dan Institute for High Pressure Physics di Troitsk telah menemukan kecepatan suara yang paling cepat dimana kecepatan itu bergerak dan sampai ke telinga pendengarnya. Hasilnya menyimpulkan bahwa kecepatan itu bisa mencapai sekitar 36 km per detik atau sekitar dua kali lebih cepat dari kecepatan suara yang ada pada berlian, material terkeras di dunia. Gelombang, seperti gelombang suara atau cahaya, adalah gangguan yang memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain yang mungkin menjangkaunya. Gelombang suara dapat bergerak melalui media yang berbeda, seperti udara atau air, dan bergerak dengan kecepatan yang berbeda tergantung pada apa yang mereka lalui. Misalnya, mereka bergerak melalui padatan jauh lebih cepat daripada melalui cairan atau gas, itulah mengapa Anda dapat mendengar kereta yang mendekat lebih cepat jika Anda mendengarkan suara yang merambat di jalur rel daripada melalui udara.

sound wave audio | pixabay.com

Teori relativitas khusus yang ditemukan oleh Einstein pun menetapkan batas kecepatan absolut di mana gelombang dapat bergerak yang merupakan kecepatan cahaya, dan sama dengan sekitar 300.000 km per detik. Namun hingga saat ini belum diketahui apakah gelombang suara juga memiliki batas kecepatan tertinggi saat bergerak melalui benda padat atau cair. Studi yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, menunjukkan bahwa memprediksi batas atas kecepatan suara bergantung pada dua konstanta fundamental tak berdimensi: konstanta struktur halus dan rasio massa proton ke elektron pada hukum fisika.

Kedua angka ini sudah diketahui memainkan peran penting dalam memahami alam semesta kita. Nilai-nilai mereka yang disetel dengan cermat mengatur reaksi nuklir seperti peluruhan proton dan sintesis nuklir dalam bintang dan keseimbangan antara kedua bilangan tersebut menyediakan 'zona layak huni' yang sempit di mana bintang dan planet dapat terbentuk dan struktur molekul pendukung kehidupan dapat muncul dengan sendirinya. Namun, temuan baru menunjukkan bahwa dua konstanta fundamental ini juga dapat mempengaruhi bidang ilmiah lainnya, seperti ilmu material dan fisika materi terkondensasi, dengan menetapkan batasan pada properti material tertentu seperti kecepatan suara.

speed illustration | pixabay.com

Para ilmuwan menguji prediksi teoretis mereka pada berbagai bahan dan membahas satu prediksi spesifik dari teori mereka bahwa kecepatan suara akan berkurang seiring dengan massa atom. Prediksi ini menyiratkan bahwa suara adalah yang tercepat dalam atom hidrogen padat. Namun, hidrogen adalah padatan atom dengan tekanan sangat tinggi, bisa mencapai diatas 1 juta atmosfer, tekanannya sebanding dengan yang ada di inti raksasa gas seperti Jupiter. Pada tekanan tersebut, hidrogen menjadi logam padat yang menghantarkan listrik seperti tembaga dan diprediksi menjadi superkonduktor suhu kamar. Oleh karena itu, para peneliti melakukan kalkulasi mekanika kuantum canggih untuk menguji prediksi ini dan menemukan bahwa kecepatan suara dalam atom hidrogen padat mendekati batas fundamental teoretis.

Menurut Profesor Chris Pickard, Profesor Ilmu Material di Universitas Cambridge, Gelombang suara dalam benda padat sudah sangat penting di banyak bidang ilmiah. Misalnya, ahli seismologi menggunakan gelombang suara yang diprakarsai oleh gempa bumi jauh di dalam interior bumi untuk memahami sifat seismic, peristiwa dan sifat komposisi Bumi. Hal ini juga menarik bagi ilmuwan yang meneliti material karena gelombang suara berkaitan dengan sifat elastis yang penting termasuk kemampuan untuk menahan stres, hal yang sangat mungkin untuk lebih lanjut diteliti dalam suatu kajian mendalam kedepannya.