Про це пише Science Alert.
Двоє фізиків з Університету Ювяскюля у Фінляндії заявили, що їхнє відкриття можливості поширення звуку у вакуумі є першим точним доказом повного акустичного тунелювання без проникнення повітря.
Про тунелювання акустичних хвиль відомо ще з 1960-х років, але вчені почали досліджувати це явище відносно недавно. Це означає, що людство ще не дуже добре розуміє, як воно працює.
Фінляндські вчені Ген і Маасілта працювали над виправленням цього, спочатку описавши формалізм для вивчення акустичного тунелювання, а потім застосували його.
Вони дійшли висновку, що для поширення звуку потрібне середовище. Звук генерується вібрацією, яка змушує атоми та молекули в середовищі вібрувати. Людина відчуває ці вібрації через чутливу мембрану у вухах. Ідеальний вакуум — це повна відсутність середовища. Оскільки немає вібруючих частинок, звук не повинен поширюватися.
Однак те, що кваліфікується як вакуум, все ще може дзижчати електричними полями. За словами вчених, це робить п’єзоелектричні кристали цікавим матеріалом для вивчення звуку в інакше порожніх просторах.
Це матеріали, які перетворюють механічну енергію в електричну і навпаки. Іншими словами, якщо ви застосовуєте механічну напругу до кристала, він створить електричне поле. І якщо піддати кристал дії електричного поля, кристал деформується. Це називається зворотним п’єзоелектричним ефектом.
Варто зазначити, що звукова вібрація створює механічну дію. Використовуючи оксид цинку як п’єзоелектричні кристали, Ген і Маасільта виявили, що кристал може перетворити цю напругу в електричне поле за умови виконання певних умов
Тобто, якщо в радіусі дії першого є другий кристал, він може перетворити електричну енергію назад у механічну – і тоді звукова хвиля подолає вакуум. Для цього два кристали повинні бути розділені проміжком не більшим за довжину початкової акустичної хвилі.
Такий ефект масштабується з частотою. Поки вакуумний проміжок відповідно збільшується, навіть ультразвукові та гіперзвукові частоти можуть тунелюватися через вакуум між двома кристалами. Оскільки це явище аналогічно квантово-механічному ефекту тунелювання, результати дослідження можуть допомогти вченим вивчати квантову інформаційну науку, а також інші галузі фізики.
«У більшості випадків ефект невеликий, але ми також виявили ситуації, коли повна енергія хвилі стрибає через вакуум із 100-відсотковою ефективністю, без будь-яких відображень. Це явище може знайти застосування в мікроелектромеханічних компонентах (MEMS, технології смартфонів) і в контролі тепла», — зазначив один із дослідників.
