Un trio di scienziati della Columbia University ha trovato nuove prove che le onde sonore trasportano massa. In un articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, Angelo Esposito, Rafael Krichevsky e Alberto Nicolis hanno descritto l'uso di tecniche di teoria dei campi efficaci per confermare i risultati del team l'anno scorso quando hanno cercato di misurare la massa trasportata dalle onde sonore.
Il suono trasporta massa. Perché è importante?
Per molti anni i fisici sono stati convinti che le onde sonore trasportassero energia, ma non c'erano prove che portassero anche massa. Non sembrava esserci motivo di credere che avrebbero generato un campo gravitazionale. Ciò è cambiato l'anno scorso quando Nicolis e il collega fisico Riccardo Penco hanno portato alla luce prove che suggeriscono che la saggezza convenzionale potrebbe essere sbagliata. Hanno usato la teoria quantistica dei campi per dimostrare che le onde sonore che viaggiano nell'elio superfluido portano con sé una piccola quantità di massa. Più specificamente, hanno scoperto che i fononi interagivano con il campo gravitazionale in modo tale da essere costretti a portare via la massa mentre si muovevano attraverso il mezzo. Nel nuovo lavoro, gli scienziati hanno riferito che risultati simili sono veri per la maggior parte dei materiali.
Utilizzando un'efficace teoria del campo, hanno dimostrato che un'onda sonora da un watt che viaggia nell'acqua per un secondo trasferisce una massa di circa 0,1 milligrammi. Notano anche che questa massa faceva parte della massa totale del sistema, che si muoveva con l'onda, mentre si spostava da un luogo all'altro.
È importante notare che i ricercatori non hanno effettivamente misurato la massa trasportata dall'onda sonora, ma hanno usato la matematica per dimostrare che ciò stava accadendo. Nel caso di misurazioni reali, hanno suggerito esperimenti che potrebbero essere eseguiti con onde sonore in un condensato di Bose-Einstein di atomi molto freddi: una tale configurazione dovrebbe mostrare una massa sufficiente per essere trasferita per essere misurata. Notano anche che l'approccio migliore potrebbe essere quello di misurare la massa trasportata dalle onde sonore che viaggiano attraverso la Terra come parte di un terremoto. Tale suono può trasportare miliardi di chilogrammi di massa, che sarà visibile su dispositivi che misurano il campo gravitazionale.
Ilya Khel
