Звук все же может распространяться в вакууме: ученые выяснили, как это происходит

Фото: Shutterstock

Финские физики, представившие результаты своего исследования в журнале Communications Physics, говорят, что их открытие является первым доказательством полного звукового туннелирования в вакууме, пишет ScienceAlert.

Для того, чтобы звук распространялся ему необходима среда, через которую он проходит. На Земле это, например, воздух или вода. Звук появляется в результате вибраций, которые заставляют атомы и молекулы колебаться в определенной среде. Эта вибрация передается соседним частицам и люди могут слышать ее с помощью чувствительной мембраны в наших ушах.

Идеальным вакуумом считается место, где отсутствует любая среда. Если нет частиц, которые бы колебались, то звук не должен распространяться в вакууме.По словам ученых, то, что мы считаем вакуумом, все же может вибрировать электрическими полями, что делает пьезоэлектрические кристаллы интересным материалом для изучения распространения звука в пустых пространствах.

Пьезоэлектрические материалы преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот. Если приложить механическое усилие к кристаллу, то он создаст электрическое поле. Если подвергнуть кристалл воздействию электрического поля, кристалл деформируется.

По словам ученых, звуковая вибрация вызывает механическое напряжение. С помощью оксида цинка в качестве пьезоэлектрического кристалла, физики обнаружили, что кристалл может преобразовывать это напряжение в электрическое поле, когда соблюдаются определенные условия.

Если рядом расположить два кристалла, то один из них может преобразовать электрическую энергию обратно в механическую и звуковая волна проходит таким образом через вакуум. Для этого два кристалла должны быть разделены расстоянием, которое не превышает длину исходной звуковой волны.

По словам ученых, данный эффект увеличивается с частотой. Пока вакуумный промежуток имеет нужный размер, даже ультразвуковые волны могут туннелировать сквозь вакуум между двумя кристаллами.

То есть между кристаллами возникает звуковое туннелирование. Хотя об этом явлении известно уже 60 лет, но только недавно ученые начали исследовать, как оно работает.

Ученые считают, что из-за того, что звуковое туннелирование похоже на квантово-механический эффект туннелирования, результаты нового исследования могут помочь в изучении квантовой информатики, а также других областей физики.

Ученые признают, что в большинстве случаев звуковые волны проходили через вакуум очень слабо, но были ситуации, когда звуковая волна прошла полностью со 100% эффективностью без каких-либо отражений.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform