Может ли скорость звука быть больше скорости света?

Всем известно, что скорость света в вакууме, 300 000 км/c, это предельная скорость распространения материи и информации во Вселенной. Поэтому, и скорость распространения возмущений плотности (или давления) в газообразных, жидких или твердых средах, т.е. скорость звука не может быть больше скорости света в вакууме. Однако…

В различных веществах скорость света меньше, чем в вакууме. К примеру, в воде свет перемещается примерно на 25% медленнее, чем в вакууме, и если электрон, движущийся со скоростью 0,9 скорости света попадает в воду, то он будет обгонять свет в воде. При этом будет наблюдаться явление, аналогичное формированию ударной волны при сверхзвуковом движении пули в воздухе. Правда, в данном случае будет формироваться световая «ударная волна» - излучение Вавилова-Черенкова. Хотя в рассмотренном примере частицы движутся быстрее скорости света в веществе, в то же время, скорость звука здесь все еще много меньше скорости света.

А можно ли замедлить свет до скоростей существенно меньших скорости звука в воздухе в нормальных условиях (330 м/с)? Оказывается, да! В 1999 году гарвардские исследователи под руководством профессора Хау показали, что облучение лазером почти непрозрачного сверххолодного газа из атомов натрия в состоянии бозе-эйнштейновского квантового конденсата заставляет его пропускать свет со скоростью в 17 м/с. Бозе-эйштейновский конденсат принадлежит к числу сред с очень сильной дисперсией и потому может замедлить световые импульсы во многие миллионы раз. Какова же скорость звука в такой среде? Из-за того, что температура такой среды почти не отличается от абсолютного нуля, то и скорость звука в ней очень мала - порядка 1 миллиметра в секунду. Поэтому, и в этом случае звук не обгоняет свет.

Есть вещества, в которых свет с определенной длинной волны может быть существенно замедлен при комнатных температурах. Это – так называемые фотонные кристаллы. Теоретически, вблизи стоп-зоны фотонного кристалла групповая скорость светового импульса может стремиться к нулю. Следует, однако, иметь в виду, что вблизи края стоп-зоны области малой групповой скорости имеют очень узкую спектральную протяженность. Если оптимизировать параметры фотонного кристалла на максимальное замедление с минимальными потерями и малыми искажениями формы импульса, то можно получить замедлению скорости света по сравнению с вакуумом в 50 раз, при этом, интенсивность светового импульса при прохождении такой структуры будет существенно уменьшаться. Этого замедления недостаточно, чтобы скорость звука в фотонном кристалле превысила скорость света.

Таким образом, окончательный ответ на поставленный вопрос – нет.