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音速の上限が決まっている

22.10.2020

科学者の国際チームは、音波の伝播速度の上限 (最大) の値を計算しました。この値は秒速 36 km であり、現在知られている最も硬い物質であるダイヤモンドの音速の XNUMX 倍です。

音や電磁波などの波は、波に含まれるエネルギーをある場所から別の場所に移動させる振動です。音波は、空気中、水中、固体中など、さまざまな媒体を伝播できます。これらの各媒体では、音の伝播速度に独自の値があります。たとえば、媒質が密度が高いほど、音は速く伝わります。これは、線路のレールに耳を近づけることで、列車の接近をはるかに早く知ることができる理由を説明しています。

アルバートアインシュタインの特殊相対性理論は、真空中の光の速度に等しく、毎秒約 300 キロメートルの速度制限に絶対最大制限を設定します。しかし、最近まで、音波の伝播速度に上限があるかどうかは誰も知りませんでした。

上記の科学者によって行われた予備研究は、音速の上限が XNUMX つの無次元基本定数の値に依存する可能性があることを示しています: 微細構造定数と陽子の質量と電子の質量の比です。 .

これらの XNUMX つの意味は、すでによく知られているように、宇宙の性質、構造、および「機能」を理解する上で非常に重要な役割を果たします。それらの正確に測定された値は、陽子の崩壊や熱核融合のプロセスなど、星の内部で発生する核反応の過程を決定します。これら XNUMX つの定数のバランスによって、惑星の表面に分子構造が形成され始める「住みやすいゾーン」の狭い範囲が定義されます。これは、将来の生命の最初の「一瞥」です。

ただし、新しい研究の結果は、XNUMX つの基本定数が材料科学、凝縮物質物理学に関連する他の現象やプロセスにも影響を与える可能性があることを示しています。これらの値は、これらの材料の音速を含む特定の材料特性にいくつかの制限を設定します。 . .

科学者たちは、非常に広範囲のさまざまな材料で音速に関する理論をテストしました。これにより、原子の質量が増加すると、この物質の媒体内の音速が低下するという仮定を確認することができました。これは、最高の音速が固体原子状水素の媒体にあることを意味します。ただし、この形態の水素は、木星などの巨大ガス惑星の中心部の圧力に匹敵する 1 万気圧を超える非常に高い圧力でのみ生成されます。そのような圧力では、水素は固体の金属の形になり、電気伝導性を持ち、いくつかの理論によれば、その臨界点は室温の範囲にある超伝導体です。

計算のために、科学者は水素の金属原子形態のために作成した量子力学モデルを使用しました。このモデルを使用して行われた計算は、基本的な理論上の限界に非常に近い音速の値を科学者に与えました。

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庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

地球磁場に対するスペースデブリの脅威 01.05.2024

地球を取り囲むスペースデブリの量が増加しているという話を聞くことがますます増えています。しかし、この問題の原因となるのは、現役の衛星や宇宙船だけではなく、古いミッションからの破片も含まれます。 SpaceX のような企業によって打ち上げられる衛星の数が増えると、インターネットの発展の機会が生まれるだけでなく、宇宙の安全保障に対する深刻な脅威も生まれます。専門家たちは現在、地球の磁場に対する潜在的な影響に注目している。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのジョナサン・マクダウェル博士は、企業は急速に衛星群を配備しており、今後100年間で衛星の数は000万基に増加する可能性があると強調する。これらの宇宙艦隊の衛星の急速な発展は、地球のプラズマ環境を危険な破片で汚染し、磁気圏の安定性を脅かす可能性があります。使用済みロケットからの金属破片は、電離層や磁気圏を破壊する可能性があります。これらのシステムは両方とも、大気の保護と維持において重要な役割を果たします。 ... >>

バルク物質の固化 30.04.2024

科学の世界には数多くの謎が存在しますが、その一つにバルク物質の奇妙な挙動があります。それらは固体のように振る舞うかもしれませんが、突然流れる液体に変わります。この現象は多くの研究者の注目を集めており、いよいよこの謎の解明に近づいているのかもしれません。砂時計の中の砂を想像してください。通常は自由に流れますが、場合によっては粒子が詰まり始め、液体から固体に変わります。この移行は、医薬品生産から建設に至るまで、多くの分野に重要な影響を及ぼします。米国の研究者は、この現象を説明し、理解に近づけようと試みました。この研究では、科学者たちはポリスチレンビーズの袋からのデータを使用して実験室でシミュレーションを実施しました。彼らは、これらのセット内の振動が特定の周波数を持っていること、つまり特定の種類の振動のみが材料を通過できることを発見しました。受け取った ... >>

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急速充電ステーション 300 kW 31.05.2021

路上での電気自動車の数の増加に伴い、それらの充電の問題はより深刻になっています。また、充電セッションに比較的長い時間がかかるだけでなく、高速充電器が動作するために強力な電力線が必要であり、どこでも利用できるわけではないためです. それに応じて、ドイツの専門家は、いくつかの問題を一度に解決する新しい高速充電ステーションのアウディ充電ハブのコンセプトを開発しました。

この充電ハブは、使用済みの電気自動車から回収されたリチウムイオン電池をベースにしています。その結果、メーカーはそのようなブロックにセカンドライフを与え、その処理条件を延期します。開発者の計算によると、合計容量が最大 2,45 MWh のバッテリーを 300 つのハブに組み立てることができます。バッテリーは、電気自動車が「電気給油」に到着すると、接続された電力線 (特に安い夜間料金を使用) と屋根のソーラーパネル (環境に優しいエネルギー) から常に充電されます。ハブは最大 XNUMX kW の電力を XNUMX つの充電スロットに供給できます。

たとえば、最大充電率が 270 kW の電気自動車 Audi e-tron GT の場合、これは、バッテリー容量の 5% から 80% までの充電プロセスにわずか 23 分しかかからないことを意味します。必要に応じて、ガソリンスタンドで過ごす時間を最小限に抑えてください。わずか 100 分間の充電で、さらに XNUMX km 走行できます。ドライバーを忙しくさせておくために、Audi 充電ハブには、飲み物、軽食、その他のエンターテイメントを備えたプレミアムラウンジエリアがあります。ステーションに空きスロットがあることを確認するために、モバイルアプリケーションを介した充電スロットの予約がサポートされます。ちなみに、他のブランドの電気自動車の所有者も充電を使用できますが、スロットがアウディの所有者によって予約されていない場合に限ります。

アウディの充電ハブステーションは、既製のコンテナの形でモジュラーベースで構築されているため、そのようなステーションを新しい場所に最短時間で展開できます。アウディは、今年の下半期にドイツでこのような充電ハブを建設し、試験運用を行う予定です。テストの結果に基づいて、設計に変更が加えられ、このプロジェクトの商用実装が決定されます。

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