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Revolução na Física: Ondas Sonoras transportam massa!

 

 

Publicadas novas evidências que ondas sonoras podem transportar massa

Um trio de pesquisadores da Universidade de Columbia encontrou evidências mostrando que as ondas sonoras carregam massa.

Tradicionalmente, quando pensamos em ondas sonoras, pensamos em vibrações invisíveis que se movem sem peso pelo ar, não carregando nada de massa. Mas isso pode estar prestes a mudar.

 

Um artigo publicado na revista Physical Review Letters descreve uso de técnicas efetivas da teoria de campo tentando medir a massa transportada pelas ondas sonoras.

Angelo Esposito, Rafael Krichevsky e Alberto Nicolis são os autores. A expectativa dos três era confirmar os resultados encontrados por uma equipe no ano passado (2018).

Por muitos anos os físicos se sentiram confiantes em afirmar que as ondas sonoras carregam energia. Mas não havia evidências que sugerissem que essas ondas também fossem capazes de transportar massa. Parecia não haver razão para acreditar que ondas sonoras gerariam um campo gravitacional.

Os físicos Nicolis e Riccardo Penco juntamente com Bart Horn encontraram evidências matemáticas, em 2015, de que o pensamento convencional estava errado. Para isso, eles usaram a teoria quântica de campo. Mas os pesquisadores Penco e Horn não participaram do estudo recém-publicado na Physical Review Letters (vide matéria abaixo “Surge evidência que fônons podem transportar massa”)

 

O estudo de 2018, publicado agora, consistiu em mostrar que as ondas sonoras carregavam uma pequena quantidade de massa. Segundo o estudo, esse transporte de massa foi observado com ondas sonoras se propagando através do hélio superfluido. Mais especificamente: fônons interagem com a gravidade de uma maneira que os força a transportar massa ao correr pelo material. Um fônon é uma excitação mecânica que se propaga pela rede cristalina de um sólido.

 

Visualização das ondas sonoras do canto do pássaro tui (designação científica “Prosthemadera novaeseelandiae”) em velocidade reduzida

 

Superfluidez

A superfluidez consiste em um estado anômalo de líquidos, de natureza quântica. Nesse estado, os líquidos se encontram sob uma temperatura muito baixa comportando-se como se não tivesse viscosidade. Além disso, apresentam uma transmissão de calor anormalmente elevada. Este fenômeno foi observado pela primeira vez no hélio líquido. Contudo, há aplicações do fenômeno não só nas teorias acerca do hélio liquefeito. Também é aplicado na astrofísica e nas teorias da gravitação quântica.

Nesse novo esforço, os pesquisadores relatam evidências de que os resultados do ano passado são verdadeiros. Porém, não somente para hélio superfluido, mas também para a maioria dos materiais.

Com a teoria de campo, eles demonstraram que uma onda sonora de um watt que se movia por um segundo na água levaria uma massa de aproximadamente 0,1 miligramas. Além disso, observam ainda que a massa foi encontrada como uma fração da massa total de um sistema que se movia com a onda, já que ela era deslocada de um local para outro.

É importante ressaltar que os pesquisadores não mediram a massa transportada por uma onda sonora. Eles usaram matemática para provar que isso acontece.

Novas pesquisas

Para medições do mundo real, o trio sugere experimentos subsequentes. Novos testes poderiam ser conduzidos com ondas sonoras enquanto elas se movem por um condensado de Bose-Einstein. O condensado de Bose-Einstein é uma fase da matéria formada por bósons a uma temperatura muito próxima do zero absoluto. Nestas condições, uma grande fração de átomos atinge o mais baixo estado quântico. Contudo, nessas condições, os efeitos quânticos podem ser observados em escala macroscópica.

A configuração do experimento proposto pelos três pesquisadores pode mostrar massa suficiente sendo transportada. E isso pode permitir medir a massa transportada por uma onda sonora.

Mas eles também notaram que uma melhor abordagem seria medir a massa transportada pelas ondas sonoras que se movem pela Terra como parte de um terremoto. A grande quantidade de som gerado em um terremoto pode transportar bilhões de quilos de massa. Em tese, toda essa massa poderia ser detectada em dispositivos capazes de medir campos gravitacionais.

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Surge evidência que fônons podem transportar massa

Equipe de físicos da Universidade de Colúmbia apresentou um artigo teórico, ainda não publicado em periódico científico, no qual eles defendem que ondas sonoras podem transportar massa.

Os físicos acabam de fornecer evidência matemática de que o som pode carregar pequenas quantidades de massa. E isso significa que essas ondas podem produzir seus próprios campos gravitacionais. Portanto, se confirmada, essa evidência poderia ser uma quebra de paradigma rumo a uma nova compreensão da física das ondas sonoras.

Um trio de físicos da Universidade de Columbia está dando o que falar com uma nova hipótese a respeito dos fônons. Eles sugerem que os fónos podem ter massa negativa e, por causa disso, ter gravidade negativa. Angelo Esposito, Rafael Krichevsky e Alberto Nicolis escreveram um artigo para apoiar a ideia, com muita matemática envolvida, e fizeram o upload para o servidor de pré-publicação arXiv.

A natureza do som

As teorias retratam as ondas sonoras mais como um evento coletivo do que como uma coisa física em si. Elas são vistas como o movimento de moléculas batendo umas contra as outras como bolas em uma mesa de sinuca. Nelas, a energia de uma bola batendo na próxima lhe é transferida, e assim por diante, de modo que qualquer movimento em uma direção é compensado pelo movimento na direção oposta. Em tal modelo, o som não tem massa e, portanto, não pode ser afetado pela gravidade. Ou seja, ondas sonoras não transportam matéria pois são ondas.

Mas pode haver mais nessa história. Em seu artigo, os pesquisadores sugerem que a teoria atual não explica totalmente tudo o que foi observado. Em 2015, os físicos Nicolis, Riccardo Penco e Bart Horn encontraram evidências matemáticas de que o pensamento convencional estaria errado. Eles usaram a teoria quântica de campo para demonstrar isso.

Nos últimos anos, os físicos criaram uma palavra para descrever o comportamento das ondas sonoras em uma escala muito pequena: o fônon. Ele descreve como as vibrações sonoras causam interações complicadas com as moléculas, o que permite que o som se propague.

 

FÓNON

Um fônon, na física da matéria condensada, é uma quase-partícula que designa um quantum de vibração em um retículo cristalino rígido. O nome fônon deriva do grego phone, que significa som, voz.

O estudo dos fônons é importante na física do estado sólido por facilitar a compreensão de muitas propriedades dos sólidos, como por exemplo o calor específico, a condução térmica, a condutividade elétrica e a propagação do som.

Em uma descrição quântica os fônons equivalem a um tipo especial de movimento vibratório, conhecido como modos normais de vibração em mecânica clássica, em que cada parte de uma rede oscila com a mesma frequência. Estes modos normais são importantes, devido a um resultado bem conhecido em mecânica clássica, qualquer vibração arbitrária de movimento de uma rede pode considerar-se como uma superposição de modos normais com diversas frequências; neste sentido, os modos normais são as vibrações elementares de uma rede. Os fônons são bósons que possuem spin zero.

Os fônons são partículas originadas quando a oscilação térmica das moléculas de uma onda acústica em um fluido se aproximam do zero absoluto, seu tom depende de vários fatores, como a cinética do fluido e sua geometria.

Há uma semelhança enorme com relação à propagação do som em um fluido em movimento e a da luz no espaço-tempo curvo. As ondas acústicas são caracterizadas por frequência, comprimento de onda e velocidade de propagação; em escalas menores, ondas acústicas deixam de existir. A oscilação térmica aleatória das moléculas impede que as ondas sonoras se comportem de maneira contrária aos quanta de luz. Mas à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, o som pode se comportar como partículas quânticas, chamada de “fônons”.

Em um fluido em repouso ou em movimento uniforme, os fônons se comportam como os fótons no espaço-tempo plano,  se propagam em linha reta e,  assim como os fótons, eles podem ser desviados.

A velocidade dos fônons assim como seu comprimento de onda é alterado em um fluido que se move de maneira não-uniforme, isso também ocorre com os fótons em um espaço-tempo curvo. Os pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade Chalmers de Tecnologia da Suécia disseram, em 10 de Junho de 2014, ter “capturado” o som que um único átomo faz quando se move.

Fônon quiral
Fônons em sólidos são geralmente considerados como o movimento linear coletivo de átomos. O termo material fônon descreve vibrações coletivas em cristais atômicos, que estão girando naturalmente em uma determinada direção.

Um experimento da UC Berkeley, em 2017, descobriu um novo tipo de chamados fônones quirúrgicos onde os átomos se movem em círculos em um cristal de mono-camada atômica de disselenida de tungstênio (WSe2).

Fônon quiral é considerado um candidato promissor para uma forma de armazenamento de dados conhecida como valleytronics.

WIKIPÉDIA

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O fônon tem sido útil porque permite aplicar ao som princípios que foram aplicados a partículas reais.

Mas ninguém havia sugerido que eles realmente são partículas, o que significa que eles não deveriam ter massa. Contudo, nesse novo estudo os pesquisadores sugerem que o fônon poderia ter “massa efetiva negativa” e, por causa disso, poderia também ter “gravidade efetiva negativa”.

Confusão com “massa negativa”

Os físicos usam o termo “efetivo” para indicar algo que não é fundamental, mas emergente. E a definição exata do termo é comumente uma questão de convenção matemática. Portanto, a retirada inadvertida do termo pode levar a interpretações errôneas. Isso, porque a massa efetiva negativa é meramente uma quantidade matemática útil para descrever o comportamento do fônon. Assim, não existem massa ou gravidade negativa, mas massa efetiva negativa ou gravidade efetiva negativa.

Para entender como isso é possível, os pesquisadores usam um recipiente cheio de fluido como exemplo. Em um copo de água, as moléculas estão mais densas no fundo do que as que estão no topo. Isso se deve à gravidade que as está puxando para baixo.

Mas também é amplamente conhecido que o som se move mais rápido quando está propagando através de material mais denso. Então, o que acontece com o fônon quando ele encontra essa diferença? Os pesquisadores sugerem que ele iria desviar para cima, exibindo qualidades de gravidade efetiva negativa. Eles sugerem ainda que a mesma coisa poderia estar acontecendo com o som no ar ao nosso redor, fazendo com que ondas sonoras ligeiramente transportassem massa. Massa efetiva negativa, como explicado, um termo técnico.

O trio de físicos reconhecem que tal transporte seria pequeno demais para medir com um equipamento atual. Mas os físicos observam que melhorias na tecnologia poderão um dia provar que a hipótese está correta.

Atualização: O artigo aqui referido, à época de publicação dessa matéria, havia sido publicado em servidor de pré-impressão arXiv, como afirmado. Contudo, o trio de pesquisadores publicou o artigo na Physical Review Letters, em março de 2019.

Referências:

1. Esposito, A. et al. Gravitational Mass Carried by Sound Waves, Physical Review Letters (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.084501 (arXiv:1807.08771v2);

2. Horn, B. et al. Effective string theory for vortex lines in fluids and superfluids. https://arxiv.org/abs/1507.05635.

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Considerações

 

Se ondas sonoras transportam massa, então, se submetem a Gravidade. Esta é a primeira associação singular entre Som e Gravitação universal.  E se Gravidade é também um campo de oscilações (ondas gravitacionais) que interagem com outros sistemas gravitacionais (e suas ondas) e se ondas sonoras transportam massa, então ondas gravitacionais assumiriam uma característica similar, transportando não massa (talvez, minimamente) entre os sistemas interconectados, mas energia e SOM.

 

É uma conexão interessante que nos ajuda a desvendar o mistério do Espaço-Tempo na forma não mais de um vácuo inerte e escuro, mas de um tecido flexível propagante de energia e massa, oscilações e vibrações, que se revelaria PLENAMENTE ILUMINADO e integrado na observação do referencial do Hiperespaço (4D), quando então todas as suas propriedades desconhecidas pela Física 3D seriam descobertas.

 

O Som (ondas acústicas) transporta massa, e ondas gravitacionais transportam energia entre sistemas macro de massa. É um modo paralelo de se dizer que ondas gravitacionais transportam massa?

 

Não exatamente, creio. Até porque não existe deslocamento de macro massa entre os corpos planetários, estelares e galácticos em ondas gravitacionais, porém, na analogia com as ondas sonoras, as ondas gravitacionais, num meio propagante ainda não decifrado pela ciência moderna (o Hiperespaço 4D), se comportariam como aquela Música das Esferas vibrando no Éter, conforme anunciou Pitágoras, negando o vácuo inerte e escuro dos físicos, mas assumindo que o meio que comporta o tal Éter ressonante só pode ser observado no Hiperespaço da Física das Dimensões.

 

Se ondas sonoras transportam energia, então transportam massa, porque no binômio da equação,  massa e energia são equivalentes na relação inversa do quadrado da velocidade da luz.

 

E se ondas luminosas transportam energia, transportam também a partícula do fóton, considerada massa de valor nulo. Mas é massa, é quântica, sustentando o conceito da luz como onda-partícula.

 

Não que o som seja articulado em partículas sonoras em sua estrutura de onda, até porque o Som participa do mistério do Verbo de Deus, imaterial em sua própria condição de ORIGEM de todas as coisas. Mas a analogia do fenômeno ondulatório em várias estâncias do Universo não deixa de ser interessante, por ser exata.

 

A Teoria das Cordas esbarra nesses conceitos e confirma a sabedoria antiga, que declara que o SOM criou todas as coisas, inclusive as partículas e suas forças e campos, e as energias derivadas, modificadas nos sistemas fechados, o que anula o falso conceito do espaço como vácuo inerte e cheio de nada… ou ainda, de matéria escura indefinida… esse é outro conceito equivocado com os dias contados.

 

A Analogia rege o Universo, e a Simetria nos mostra atalhos importantes para se compreender melhor as suas leis.

 

A Ciência 3D cada vez mais perto da tremenda declaração de que NO PRINCÍPIO, ERA O VERBO, que criou todas as coisas, porque era Deus, Verbo esse que não carrega nenhuma energia ou matéria em sua modulação original, mas somente espírito inteligente e consciência, a fonte de tudo o que existe!

 

JP em 05.04.2019

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