表面と界面
音波は光速よりも速く伝わることができますか？はい、米国のミシシッピ大学の物理学者であるJoelMobleyは言います。シミュレーションで、Mobleyは、超光速パルスが数千の小さなプラスチックビーズを含む水に入ると、「超光速」速度で移動する可能性があることを示しました。
分散媒体内を移動する波は、位相速度と群速度で表されます。 。位相速度は、単一波長の波が移動する速度であり、水中の音波の場合、通常は毎秒約1.5キロメートルです。ただし、光または音のパルスには、実際にはすべて異なる速度で移動する波長の範囲が含まれています。群速度は、パルス自体が移動する速度です。
近年、特定の状況では、レーザーパルスの群速度が真空中の光の速度（毎秒300,000,000メートル）を超える可能性があることが実験的に示されています。ただし、これらの実験では、情報、物質、またはエネルギーの転送を伴わないため、特殊相対性理論に違反することはありません。
Mobleyは、高周波音波のパルスの群速度は、約8個の小さなチャンバーに送ることで5桁増加する可能性があると計算しました。ミリリットルの水と約40万個の小さなプラスチック球。これは、群速度が真空中の光速を超えることを意味します。球の直径は約0.1mmで、水とビーズの混合物の体積の約5％を占めます。
速度の増加は、分散によって引き起こされます。これは、さまざまな波長がさまざまな位相速度で移動する現象です。パルスが混合物に入ると、激しい分散が発生し、パルスを構成するさまざまな波長が非常に異なる速度で移動します。これによりパルスの形状が変化し、パルス自体が光速よりも速く移動する可能性があります。ただし、分散によってパルスの強度も大幅に低下します。
「このような速度は音波で可能であるはずだと長い間認識されてきました。私の仕事は、それが特定の非常に単純なシステムで実行でき、極端な条件では実行できないことを示しています。必要。”
Mobleyは現在、ミシシッピ州の国立物理音響センターで超光速を観測する実験を計画しています。主な課題は、信号対雑音比を上げて、分散によって強度が大幅に低下したパルスを検出できるようにすることです。