La vitesse du son a un nouveau maximum (mais l’atteindre semble impossible)

Science

Par Felix Gouty le

Selon de nouveaux calculs, la limite supérieure de la vitesse du son serait fixée à 36 kilomètres par seconde. Seulement, ce chiffre vertigineux ne pourrait être atteint qu’à l’intérieur d’un atome solide d’hydrogène, comme ceux qui composent le noyau de Jupiter.

Un avion passant le mur du son et formant un cône d’air dit de Mach (Crédits : skeeze / Pixabay).

Le bruyant mur du son peut être passé à partir d’une vitesse de Mach 1, soit environ 340 mètres par seconde pour 1 224 kilomètres par heure. Il a été, par exemple, passé le mois dernier par un avion de chasse au-dessus de Paris. Mais cette barrière physique, traversée par une vitesse de mouvement impressionnante, serait très (très) loin de correspondre au maximum théorique de la vitesse du son. Selon de nouveaux calculs publiés dans la revue Science Advances, effectués par des chercheurs britanniques et russes, la limite supérieure de la vitesse du son serait de 36 kilomètres par seconde – ou environ 129 600 km/h. Pour mettre ce chiffre en perspective, à cette vitesse, il suffirait d’une heure pour arriver à mi-parcours d’un aller simple de la Terre à la Lune (de 384 400 kilomètres au total). À titre de comparaison, le record du monde de vitesse aérienne n’a pas dépassé Mach 9,6 ou 10 240 km/h. Il est tenu depuis 2004 par le X-43A Scramjet de l’Agence aérospatiale américaine (NASA), un avion à statoréacteur qui puisait l’oxygène de l’atmosphère comme carburant.

Cependant, cette étude scientifique n’avait pas pour objectif d’établir une nouvelle cible (impossible) à atteindre par les pilotes d’avion. L’idée des chercheurs de l’université Queen Mary de Londres et de Cambridge mais aussi de leurs collègues russes de l’Institut de physique à haute-pression était de mieux comprendre le potentiel des ondes sonores dans la matière. Le connaître pourrait notamment aider à mieux prédire le comportement des ondes sismiques ou même jouer un rôle dans ce que les astrophysiciens connaissent des propriétés physiques des trous noirs. Pour arriver à un tel résultat, les chercheurs se sont basés sur le fait que la vitesse du son varie en fonction de l’environnement dans lequel les ondes sonores se déploient. Ces dernières « voyagent », par exemple, plus vite à l’intérieur d’un solide que d’un gaz, comme l’air, ou d’un liquide, comme l’eau. Selon les scientifiques, la vitesse du son est dépendante de deux constantes fondamentales : la constante structurelle de l’élément que le son traverse et son ratio massique, en fonction de son nombre de protons pour chaque électron. En somme, d’après eux, la vitesse du son augmenterait, moins ce ratio massique est élevé et plus la structure est solide. En conclusion, cette limite supérieure de la vitesse du son pourrait être atteinte dans un atome solide d’hydrogène. Cet élément chimique ne se trouve néanmoins dans cet état qu’à des pressions extrêmement élevées, au-dessus d’un million d’atmosphères selon Slash Gear. Un tel hydrogène métallique constituerait le noyau de la géante gazeuse, Jupiter. Il sera donc très probablement impossible d’aller à une telle vitesse un jour.

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