Intet kan rejse hurtigere end lys… undtagen lyd. Dette er påstanden fra nogle amerikanske fysikere, der siger, at de har designet en usædvanlig bølgeleder til at få lyden til at bevæge sig ved “superluminale” hastigheder (Appl. Phys. Lett. 90 014102).
Lyd består ofte af adskillige overlejrede bølger af forskellige bølgelængder. På visse punkter kan disse sammensatte bølger alle kombineres konstruktivt for at frembringe en puls, der bevæger sig gennem mediet med en hastighed kendt som “gruppehastighed”.
I et normalt dispersivt medium er en bølges hastighed er proportional med dens bølgelængde, hvilket resulterer i en gruppehastighed, der er langsommere end gennemsnitshastigheden for dens bestandige bølger. Men i et “anomalt” dispersivt medium – et, der bliver stærkt absorberende eller dæmpende ved bestemte frekvenser – er hastigheden omvendt proportional med bølgelængden, hvilket betyder, at gruppehastigheden kan blive meget hurtigere.
Faktisk har det vist sig, at lysets gruppehastighed bevæger sig hurtigere end lysets hastighed i et vakuum. Men indtil nu har superluminale akustiske bølger kun eksisteret i teorien og ville kræve, at gruppehastigheden øges næsten en million gange .
William Robertson og kolleger fra Middle Tennessee State University i USA har formået at producere “hurtigere end lys” lyd dog ved at sætte en lydpuls gennem en overraskende enkel bølgeleder. Indvendigt deler et loopfilter signalet langs to stier med ulige længder og rekombinerer det derefter til at producere store mængder af uregelmæssig spredning. Når de forstyrrer hinanden, replikerer de formen på den oprindelige puls, kun længere fremme. Dette giver indtryk af, at lyden har bevæget sig længere og dermed hurtigere inden for samme tidsrum.
Robertson siger, at sådan split-interferens også kan forekomme naturligt, når en lydkilde er placeret nær en hård væg: noget af lyden når direkte til lytteren, og noget når lytteren fra en lidt længere sti, når den hopper af væggen. Derfor siger han, at superluminal lyd er en “hverdagslig” begivenhed, selvom den for det meste er for subtil til at lægge mærke til.
Tilhængere af Einsteins specielle relativitetsteori behøver dog ikke bekymre sig. De underliggende bølger, der udgør pulsen, forbliver ved subluminale hastigheder, så ingen information, materie eller energi bevæger sig faktisk hurtigere end lys. (Se relateret link: “Subluminal”.)
“Effekten er den samme som observeret i tidligere elektriske eller optiske eksperimenter, ”Robertson fortalte Physics Web.” Den eneste noget overraskende forskel er, at de akustiske bølger, der udgør pulsen, bevæger sig så meget langsommere end lyset. “