La vitesse maximale du son est établie pour la première fois

SCIENCE- Depuis Einstein en 1905, on sait que la limite maximale de vitesse de toute onde qui traverse le vide est de 300.000 kilomètres par seconde. Mais quelles sont les limites pour les ondes sonores, lorsqu’elles se déplacent à travers un solide ou un liquide?

Elles peuvent atteindre 36 kilomètres par seconde, ou 129.600 km par heure ont estimé des chercheurs de l’Université Queen Mary de Londres, de Cambridge, et de l’Institut des hautes pressions de Troisk, en Russie, dans une étude parue dans Science Advances le vendredi 9 octobre.

À titre de comparaison, le son peut aller deux fois plus vite que la sonde Voyager, l’un des objets les plus rapides créés par l’homme. Une vitesse bien supérieure au 1224 kilomètres par heure nécessaires pour passer le mur du son, à l’instar de la semaine dernière, lorsqu’un avion de chasse est passé au-dessus de Paris, et a fait sursauter des milliers de Franciliens.

En effet, la vitesse maximale du son établie par les physiciens est impossible à atteindre pour un pilote de ligne. Mais s’avère néanmoins d’une importance cruciale pour mieux comprendre la structure de la Terre, au travers des ondes sismiques, ou encore les trous noirs. 

Plus rapides à travers les solides que les liquides

Comment l’équipe internationale de physiciens est-elle parvenue à fixer la limite supérieure du son? Ils sont partis d’une observation:  les ondes sonores traversent différents milieux, comme l’air ou l’eau à différentes vitesses. Ces dernières dépendent de la densité d’un matériau et de la manière dont les atomes qu’il contient sont liés entre eux.

Les ondes se déplacent bien plus rapidement à travers ce qui est solide, comme un rocher, ou un mur que dans le liquide, la mer par exemple ou dans l’air. Autrement dit, lorsqu’un train approche, on entend bien plus rapidement si l’on colle son oreille aux rails (solides) que si l’on tend l’oreille dans le vent. 

Ensuite, les chercheurs ont cherché à démontrer que la limite supérieure dépendait de deux éléments: la structure de ce qui est traversé, et la masse des charges ondes. La vitesse de propagation du son peut être déduite à partir de ces deux variantes. Pour faire simple, moins la structure est solide et plus la masse est élevée, plus la vitesse du son augmente. C’est ainsi qu’ils ont calculé la limite supérieure du son. Seul hic: elle ne pourrait être atteinte que dans l’hydrogène solide, introuvable sur Terre. 

Des limites expérimentales 

C’est bien là que l’étude trouve ses limites. Pour atteindre sa forme solide, l’hydrogène ne se transforme qu’à très haute pression que l’on ne trouve que sur une planète géante comme Jupiter.

Impossible, pour l’heure de vérifier l’hypothèse expérimentalement. Une découverte de trois chercheurs français en février dernier redonnent néanmoins de l’espoir: pour la première fois, ils avaient réussi à transformer de l’hydrogène sous forme de gaz en hydrogène sous forme solide. Ces physiciens du CEA et du CNRS n’ont pu produire qu’un échantillon de quelques micromètres de diamètre. Pas encore de quoi vérifier, donc, l’hypothèse des chercheurs internationaux. 

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