哥倫比亞大學(Columbia University)三位研究者證實了一個研究組去年提出的聲波具有質量的理論,並拿出了進一步的證據。

多年來物理學家一直認為聲波具有能量,但無證據顯示其具有質量,也找不到理由認為聲波可產生引力場。去年物理學家Alberto Nicolis和Riccardo Penco發現了這一認識不正確的初步證據。他們用量子場理論證明,在超流體氦中傳導的聲波具有很小的質量,而且聲子與引力場的互動方式迫使它們在介質中傳播時具有質量。

這份新研究中,研究者們發現對於大部份介質來說都會出現相同的結果,不限於超流體氦。

使用有效場論,他們得出一瓦聲波在水中傳播一秒所帶有的質量為0.1毫克。研究者們進一步表示,這部份質量只是隨著聲波從一個地點移動到另一個地點的一個整體系統中的一部份。

很重要的是,研究者們並非通過測量的手段得到聲波的質量,是通過數學理論證明的結果。

如果要組織測量實驗,研究者們建議測量聲波在玻色–愛因斯坦冷凝態中傳播的質量——他們認為在這樣低溫介質中聲波將具有足夠的質量易於測量。

不過研究者們表示,還有更好的辦法:測量地震中聲波的質量。那樣大規模的聲波將達到數十億千克的質量,可能用測量引力場的儀器就可以測得到。

這份研究由Angelo Esposito、Rafael Krichevsky和Alberto Nicolis共同完成,近期發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。◇