Ingenting kan färdas snabbare än ljus … förutom ljud. Detta är påståendet från vissa amerikanska fysiker, som säger att de har utformat en ovanlig vågledare för att få ljudet att röra sig vid ”superluminala” hastigheter (Appl. Phys. Lett. 90 014102).
Ljudet innehåller ofta flera överlagrade vågor Vid vissa punkter kan dessa ingående vågor alla kombineras konstruktivt för att producera en puls som rör sig genom mediet med en hastighet som kallas ”grupphastighet”.
I ett normalt dispersivt medium är en vågs hastighet är proportionell mot dess våglängd, vilket resulterar i en grupphastighet som är långsammare än medelhastigheten för dess beståndsdelar. Men i ett ”avvikande” dispersivt medium – ett som blir mycket absorberande eller dämpande vid vissa frekvenser – är hastigheten omvänt proportionell mot våglängden, vilket innebär att grupphastigheten kan bli mycket snabbare.
Ljusets grupphastighet har redan visat sig färdas snabbare än ljusets hastighet i vakuum. Men fram till nu har superluminala akustiska vågor existerat endast i teorin och skulle kräva att grupphastigheten ökade nästan en miljon gånger .
William Robertson och kollegor från Middle Tennessee State University i USA har lyckats producera ”snabbare än lätt” ljud genom att sätta en ljudpuls genom en förvånansvärt enkel vågledare. Inuti delar ett slingfilter signalen längs två olika längdbanor och kombinerar den sedan för att producera stora mängder av avvikande dispersion. När de stör varandra replikerar de formen på den ursprungliga pulsen, bara längre fram. Detta ger intrycket att ljudet har rest längre och därmed snabbare inom samma tidsrymd.
Robertson säger att sådan splittrad störning också kan förekomma naturligt när en ljudkälla är belägen nära en hård vägg: en del av ljudet når lyssnaren direkt, och en del når lyssnaren från en något längre väg när den studsar av väggen. Därför säger han att superluminal ljud är en ”vardaglig” händelse, även om det mestadels är för subtilt att märka.
Förespråkare för Einsteins speciella relativitet behöver dock inte oroa sig. De underliggande vågorna som utgör pulsen förblir. vid subluminala hastigheter, så ingen information, materia eller energi går faktiskt snabbare än ljus. (Se relaterad länk: ”Subluminal”.)
”Effekten är densamma som den som observerats i tidigare elektriska eller optiska experiment, ”Sa Robertson till Physics Web.” Den enda något häpnadsväckande skillnaden är att de akustiska vågorna som utgör pulsen rör sig så mycket långsammare än ljuset. ”