Selon Joel Mobley, un physicien de l'université du Mississippi, les ondes sonores peuvent se déplacer plus rapidement que la vitesse de la lumière. Par des simulations, le scientifique a prouvé que des impulsions d'ultrasons pouvaient se déplacer à des vitesses "supraluminiques" lorsqu’elles pénètrent dans de l'eau contenant des milliers de minuscules perles en plastique.
Des ondes qui se déplacent dans un support dispersif sont décrites par une vitesse de phase et une vitesse de groupe. La vitesse de phase est la vitesse à laquelle une onde d'une longueur d’onde donnée se déplace, et est égale à environ 1,5 kilomètre par seconde pour les ondes sonores dans l'eau. Cependant, les impulsions de lumière ou de son sont en réalité composées d’un spectre de longueurs d'onde qui se déplacent toutes à des vitesses différentes: la vitesse de groupe est la vitesse à laquelle l'impulsion elle-même se déplace.
Ces dernières années, on a démontré expérimentalement que la vitesse de groupe d'une impulsion laser peut excéder la vitesse de la lumière dans le vide , soit 300.000 km par seconde, dans certaines situations. La théorie de la relativité n'est toutefois pas violée dans ces expériences parce qu'elles ne concernent pas un transfert d'information, de matière ou d'énergie.
Mesure de la vitesse de groupe
(voir légende en fin)
Mobley a calculé que la vitesse de groupe d'une impulsion d’onde sonore à haute fréquence pourrait être augmentée de cinq ordres de grandeur en l'envoyant à travers une petite chambre contenant environ 8 millilitres d'eau et à peu près 400.000 minuscules sphères en plastique. Ceci signifie que la vitesse de groupe excéderait la vitesse de la lumière dans le vide. Les sphères ont des diamètres d'environ 0,1 millimètre et occupent environ 5% du volume du mélange eau-perles.
L'augmentation de la vitesse est provoquée par la dispersion, le phénomène qui fait se déplacer les différentes longueurs d'onde à différentes vitesses de phase. Quand l'impulsion pénètre dans le mélange elle fait l’objet d’une sévère dispersion, ce qui provoque une diffusion extrême des vitesses des différentes longueurs d'onde qui la composent. Ce phénomène modifie la forme de l'impulsion et, en conséquence, l'impulsion elle-même se déplacerait plus rapidement que la lumière.
Cependant, la dispersion réduit également de manière significative l'intensité des impulsions qui de ce fait deviennent difficiles à détecter. Le prochain objectif est maintenant d'augmenter le taux signal sur bruit de sorte qu'il soit possible d’observer et d’analyser ces impulsions affaiblies. Selon Mobley, ses travaux prouvent qu'il est possible d’obtenir de telles vitesses avec les ondes acoustiques, à l’aide d’un système spécifique très simple et sans nécessiter des conditions d’expérience extrêmes.
Légende de l’illustration:
Une impulsion ultrasonore est transmise dans la suspension et le signal est capté par un récepteur. Celui-ci est ensuite déplacé en profondeur et la mesure est répétée. La vitesse peut être déterminée d’après les écarts des instants d’arrivée de ces pics aux différentes profondeurs.
