صوت دارای جرم منفی یا ضد جاذبه است، و همه چیز را در اطراف خود به دور می‌راند؛ البته بسیار آهسته.
دانشمندان مدتهای طولانی است که امواج صوتی را بدون جرم تصور می‌کنند و این تصویر از امواج صوتی در اطراف یک جت سوپر سونیک، حقیقتا به این شکل است. ولی مطالعه جدید نشان می‌دهد بدین صورت نیست.
این، نتیجه گیری یک مقاله است که در تاریخ ۲۳ جولای در نشریه پیش چاپ arXiv منتشر شده‌است؛ و باورهای مرسوم محققان درباره امواج صوتی را تغییر می‌دهد: حرکات موجی بدون جرم در خلال ماده به جلو حرکت کرده، و به مولکولها ضربه وارد می‌کند. ولی نهایتا هرگونه حرکت بالا یا پایین با یک حرکت مساوی و در جهت مخالف به تعادل می‌رسد. این یک مدل ساده است که رفتار موج را در بیشتر موقعیتها شرح می‌دهد، ولی این مدل خیلی هم درست نیست که موضوع مورد بررسی مقاله را تشکیل می‌دهد.
Rafael Krichevsky، فارغ التحصیل رشته فیزیک از دانشگاه کلمبیا اذعان داشت یک فونون– یک واحد لرزش شبه ذره‌ای که می‌تواند صوت را در مقیاس‌های بسیار کوچک تعریف کند- جرم منفی ( ضد جاذبه ) بسیار ناچیز دارد، این بدین معنی است که امواج صوت بصورت اندک به سمت بالا حرکت می‌کنند.
Krichevsky گفت فونون‌ها ذراتی مانند آن چیزی که مردم عموما تصور می‌کنند، مثل اتم‌ها یا مولکولها، نیستند. وی این مطالعه را در همکاری با Angelo Esposito، فارغ التحصیل فیزیک از دانشگاه کلمبیا، و Alberto Nicolis، استادیار فیزیک در دانشگاه کلمبیا منتشر کرد.
Krichevsky در نامه‌ای به Live Science نوشت زمانیکه صوت در هوا حرکت می‌کند مولکولهای اطراف را به لرزه درمی‌آورد، ولی لرزه نمی‌تواند به راحتی با حرکت مولکولها تعریف شود.
Krichevsky اذعان داشت در عوض همانند امواج نور که می‌توانند تحت عنوان فوتون‌ها یا ذراتی از نور تعریف شوند، فونون‌ها راهی برای تعریف امواج صوتی هستند که از تعاملات پیچیده میان مولکولهای مایع پدید می‌آیند. هیچ ذره فیزیکی پدید نمی‌آید، ولی محققان می‌توانند با بهره گیری از ریاضیات این ذرات، آنها را تعریف کنند.
محققان نشان دادند این فونون‌های تازه پدید آمده، جرم اندکی دارند- بدین معنی که زمانیکه جاذبه بر آنها اثر می‌گذارد، آنها در جهت مخالف حرکت می‌کنند.
Krichevsky گفت: “در محیطی دارای جاذبه، فونون‌ها در جهت مخالف جهتی که انتظار دارید، رفته رفته اندکی به سرعت خود می‌افزایند، مانند یک قطعه آجری که در حال افتادن است.”
برای فهم این موضوع، یک مایع معمولی را که جاذبه به سمت پایین بر آن اعمال می‌شود، تصور کنید. ذرات مایع، ذراتی را که در پایین دست آنها قرار دارند فشرده می‌سازند، بهمین خاطر نقاط تحتانی، کمی متراکم‌تر هستند. فیزیک‌دان‌ها می‌دانند صوت معمولا در خلال محیط متراکم‌تر، سریع‌تر از محیط کم تراکم‌تر حرکت می‌کند- بهمین ترتیب، سرعت صوت بالای یک فونون، کمتر از سرعت صوت در خلال ذرات متراکم‌تر زیر آن خواهد بود. این باعث “انحراف” فونون به سمت بالا می‌شود.
این فرآیند در مقیاس بزرگی از امواج صوتی نیز رخ می‌دهد. این فرآیند شامل هر مقدار صدایی را که از دهان شما خارج می‌شود، می‌گردد- البته تنها به میزان بسیار اندک. در یک مسافت طولانی، صدای کلمه “سلام” شما به سمت بالا و آسمان منحرف خواهد شد.
محققان در مطالعه جدید خود اذعان داشتند این تاثیر برای اندازه گیری با بهره گیری از تکنولوژی موجود، بسیار کوچک است، که هنوز مورد بازبینی قرار نگرفته است.
ولی در آینده، انجام محاسبه دقیق با استفاده از ساعت‌های بسیار دقیق که توانایی شناسایی انحراف در مسیر یک فونون را دارند، ممکن خواهد بود. (موسیقی heavy-metal که توسط The New Scientist پیشنهاد شده‌است، گزینه جالبی برای انجام آزمایش در گزارش اصلی آنها درباره این موضوع خواهد بود.)
و این کشف، پیامدهای واقعی بسیاری خواهد داشت. در هسته متراکم ستاره‌های نوترونی، محلی که امواج صوتی در سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، یک موج صوتی ضد جاذبه ای باید اثرات واقعی بر روی رفتار کلی ستاره داشته باشد.
برای زمان حال، این مورد کلا بصورت یک تئوری مطرح است- موردی برای تفکر درباره اینکه صوت در اطراف ما، به سمت بالا سقوط می‌کند.
