Rien ne peut voyager plus vite que la lumière… sauf le son. C’est ce que prétendent certains physiciens américains, qui disent avoir conçu un guide d’ondes inhabituel pour faire bouger le son à des vitesses « superluminales » (Appl. Phys. Lett. 90 014102).
Le son comprend souvent de nombreuses ondes superposées À certains points, ces ondes constituantes peuvent toutes se combiner de manière constructive pour produire une impulsion, qui se déplace à travers le milieu à une vitesse connue sous le nom de « vitesse de groupe ».
Dans un milieu dispersif normal, le la vitesse d’une onde est proportionnelle à sa longueur d’onde, ce qui donne une vitesse de groupe plus lente que la vitesse moyenne de ses ondes constituantes. Mais dans un milieu dispersif «anormalement» – qui devient très absorbant ou atténuant à certaines fréquences – la vitesse est inversement proportionnelle à la longueur d’onde, ce qui signifie que la vitesse du groupe peut devenir beaucoup plus rapide.
En effet, il a déjà été démontré que la vitesse de groupe de la lumière se déplace plus vite que la vitesse de la lumière dans le vide. Mais jusqu’à présent, les ondes acoustiques superluminales n’existaient qu’en théorie et nécessiteraient que la vitesse du groupe augmente près d’un million de fois .
William Robertson et ses collègues de la Middle Tennessee State University aux États-Unis ont réussi à produire un son «plus rapide que la lumière», cependant, en envoyant une impulsion sonore à travers un guide d’ondes étonnamment simple. À l’intérieur, un filtre en boucle divise le signal le long de deux chemins de longueur inégale, puis le recombine pour produire de grandes quantités de dispersion anormale. Comme ils interfèrent les uns avec les autres, ils reproduisent la forme de l’impulsion d’origine, seulement plus loin. Cela donne l’impression que le son a voyagé plus loin, et donc plus vite, dans le même espace de temps.
Robertson dit qu’une telle interférence de chemin partagé peut également se produire naturellement lorsqu’une source sonore est située à proximité d’un disque dur mur: une partie du son atteint directement l’auditeur, et une autre atteint l’auditeur par un chemin légèrement plus long en rebondissant sur le mur. Par conséquent, dit-il, le son superluminal est un événement «quotidien», bien qu’il soit généralement trop subtil pour être remarqué.
Les partisans de la relativité restreinte d’Einstein n’ont pas à s’inquiéter, cependant. Les ondes sous-jacentes qui composent l’impulsion restent à des vitesses subluminales, de sorte qu’aucune information, matière ou énergie ne se déplace réellement plus vite que la lumière. (Voir lien connexe: « Subluminale ».)
« L’effet est le même que celui observé dans les expériences électriques ou optiques précédentes, « Robertson a déclaré à Physics Web. » La seule différence quelque peu surprenante est que les ondes acoustiques composant l’impulsion se déplacent beaucoup plus lentement que la lumière. «