Физици демонстрират как звукът може да се предава през вакуум

Ваня Милева Последна промяна на 14 August 2023 в 00:01 8457 0

Входяща акустична вълна от твърдо тяло 1 (положителна z-ос на лабораторни координати xyz) с ъгъл на падане θ<sub>i</sub> тунелира през вакуумната междина в твърдо тяло 2 вътре в xz-равнината. XYZ описват присъщите кристални координати, които могат да се в

Кредит Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01293-y
Входяща акустична вълна от твърдо тяло 1 (положителна z-ос на лабораторни координати xyz) с ъгъл на падане θi тунелира през вакуумната междина в твърдо тяло 2 вътре в xz-равнината. XYZ описват присъщите кристални координати, които могат да се въртят спрямо координатите xyz.

Класическият филм "Пришелецът" някога бе рекламиран с мотото „В космоса никой не може да чуе твоя вик“. Физиците Джъожан Гън (Zhuoran Geng) и Ilari Maasilta (Ilari Maasilta) от Центъра за нанонауки към университета в Ювяскюля, Финландия, са демонстрирали, че напротив, в определени ситуации звукът може да се предава във вакуумна област.

В наскоро публикувана статия в Communications Physics те показват, че в някои случаи звукова вълна може да прескочи или да "тунелира" напълно през вакуумна междина между две твърди вещества, ако въпросните материали са пиезоелектрични. В такива материали вибрациите (звуковите вълни) предизвикват и електрическо поле и тъй като то може да съществува във вакуум, може да предава звуковите вълни.

Пиезоелектричен ефект

Пиезоелектричният ефект е ефект на възникване на поляризация на диелектрик под въздействие на механично напрежение (нарича се пряк пиезоелектричен ефект). Съществува и обратен пиезоелектричен ефект – възникване на механични деформации под въздействие на електрическо поле. Думата "пиезо" произлиза от старогръцки: πιέζειν – мачкам, натискам.

Създаване на електрическо напрежение чрез пиезоелектрик. Амплитудата на колебание на диска е увеличена за по-добра нагледност.

Кредит: Wikimedia Commons

Квантово-механичното тунелиране се случва, когато една квантова система спонтанно се преминава от едно състояние в друго състояние с по-ниска енергия, при наличие на енергийна бариера, придружено с излъчване на излишъка от енергия.

Изискването е размерът на празнината да е по-малък от дължината на вълната на звуковата вълна. Този ефект работи не само в звуковия диапазон от честоти (Hz–kHz), но и в честотите на ултразвук (MHz) и хиперзвук (GHz), стига вакуумната междина да намалява с увеличаването на честотите.

"В повечето случаи ефектът е малък, но открихме и ситуации, при които пълната енергия на вълната прескача във вакуума със 100% ефективност, без никакви отражения. Като такъв, феноменът може да намери приложения в микроелектромеханични компоненти (MEMS, технология за смартфони ) и в контрола на топлината", обяснява професор Илари Маасилта от Центъра за нанонауки към университета в Ювяскюла.

Справка: Zhuoran Geng et al, Complete tunneling of acoustic waves between piezoelectric crystals, Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01293-y

Източник: Physicists demonstrate how sound can be transmitted through vacuum, University of Jyväskylä  

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !