Niente può viaggiare più veloce della luce … tranne il suono. Questa è l’affermazione di alcuni fisici statunitensi, che affermano di aver progettato un’insolita guida d’onda per far muovere il suono a velocità “superluminali” (Appl. Phys. Lett. 90 014102).
Il suono spesso comprende numerose onde sovrapposte di varie lunghezze d’onda. In alcuni punti, queste onde costituenti possono tutte combinarsi in modo costruttivo per produrre un impulso, che si muove attraverso il mezzo a una velocità nota come “velocità di gruppo”.
In un normale mezzo dispersivo, il la velocità di un’onda è proporzionale alla sua lunghezza d’onda, risultando in una velocità di gruppo più lenta della velocità media delle sue onde costituenti. Ma in un mezzo dispersivo “anomalo” – uno che diventa altamente assorbente o attenuante a determinate frequenze – la velocità è inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda, il che significa che la velocità del gruppo può diventare molto più veloce.
In effetti, è già stato dimostrato che la velocità di gruppo della luce viaggia più veloce della velocità della luce nel vuoto. Ma fino ad ora, le onde acustiche superluminali sono esistite solo in teoria e richiederebbero che la velocità di gruppo aumentasse di quasi un milione di volte .
William Robertson e colleghi della Middle Tennessee State University negli Stati Uniti sono riusciti a produrre un suono “più veloce della luce”, tuttavia, trasmettendo un impulso sonoro attraverso una guida d’onda sorprendentemente semplice. All’interno, un filtro ad anello divide il segnale lungo due percorsi di lunghezza disuguale, quindi lo ricombina per produrre grandi quantità di dispersione anomala. Mentre interferiscono tra loro, replicano la forma dell’impulso originale, solo più avanti. Ciò dà l’impressione che il suono abbia viaggiato più lontano, e quindi più velocemente, nello stesso lasso di tempo.
Robertson afferma che tale interferenza a percorso diviso può verificarsi naturalmente anche quando una sorgente sonora si trova vicino a un muro: parte del suono raggiunge direttamente l’ascoltatore e parte l’ascoltatore da un percorso leggermente più lungo mentre rimbalza sul muro. Pertanto, dice, il suono superluminale è un evento “quotidiano”, sebbene sia per lo più troppo sottile per essere notato.
I sostenitori della relatività speciale di Einstein non devono preoccuparsi, però. Le onde sottostanti che compongono il polso rimangono a velocità subluminali, quindi nessuna informazione, materia o energia viaggia effettivamente più veloce della luce. (Vedi link correlato: “Subluminale”.)
“L’effetto è lo stesso di quello osservato in precedenti esperimenti elettrici o ottici, “Robertson ha detto a Physics Web.” L’unica differenza in qualche modo sorprendente è che le onde acustiche che compongono il polso si muovono molto più lentamente della luce. “