Phillip Hopkins
0 
4995
594
Det är inte ljudet från en massiv jordbävning under vattnet, och det är inte heller ljudet från en pistolräka som klipper sina klor högre än en Pink Floyd-konsert. Det är faktiskt ljudet från en liten vattenstråle - ungefär hälften av människohårets bredd - som drabbas av en ännu tunnare röntgenlaser.
Du kan faktiskt inte höra det här ljudet, eftersom det skapades i en vakuumkammare. Det är förmodligen det bästa, med tanke på att dessa rumlande tryckvågor vid cirka 270 decibel är ännu högre än NASAs högst någonsin raketutskott (som uppmättes till cirka 205 decibel). Du kan dock se ljudets mikroskopiskt förödande effekter i aktion, tack vare en serie ultra-slow-motion-videor inspelade vid SLAC National Accelerator Laboratory i Menlo Park, Kalifornien, som en del av en ny studie. [Tiny Grandeur: Fantastiska bilder av de mycket små]
I videon ovan, som filmades på cirka 40 nanosekunder (40 miljarder sekund), delar den pulserande lasern omedelbart vattenstrålen i två, förångar vätskan som den berör samtidigt som den skickar kraftfulla tryckvågor som vinglar ner på vardera sidan av strålen. Dessa vågor skapar fler vågor och med cirka 10 nanosekunder i bildas fizande svarta moln av kollapsande bubblor på varje sida av kaviteten.
Enligt Claudiu Stan, en fysiker vid Rutgers University i Newark, New Jersey, och en av studiens medförfattare, representerar dessa tryckvågor troligen det högsta möjliga undervattensljudet. Om det var något högre skulle ljudet "faktiskt koka vätskan," sa Stan - och när vattnet kokar, har ljudet inget medium att passera genom.
Varför försöka upptäcka ett ljud som bryter isär sitt eget medium? Enligt Stan kan förstå gränserna för undervattensljud hjälpa forskare att utforma framtida experiment.
Forskare avbryter regelbundet små bitar av spännande ämnen, till exempel en specifik typ av proteinkristall, i vätskestrålar och spränger dem med lasrar för att bestämma deras kemiska egenskaper. Om forskare exakt vet hur intensiv en laserpuls kan vara utan att oavsiktligt förstöra vätskan, kan det förbättra hur dessa experiment utförs, sa Stan. Det är särskilt sant för studier där forskare träffar materialprov med högdrivna strålar för att testa materialets strukturell integritet.
"Denna forskning kan hjälpa oss att i framtiden undersöka hur mikroskopiska prover skulle reagera när de vibreras kraftigt av undervattensljud," sade Stan.
Detta är inte första gången SLAC-forskare använder denna röntgenlaser för att testa gränserna för fysik. I en studie från 2017 använde forskare samma laser för att spränga elektronerna från en atom och skapade ett "molekylärt svart hål" som sugade in alla tillgängliga elektroner från närliggande atomer. Sammanfattningsvis resulterar denna studie och den nya i en obeslutbar slutsats: Lasrar är verkligen, riktigt coola.
Den nya studien publicerades 10 april i tidskriften Physical Review Fluids.
- Dissecting Decibels: The Loudest Animals (Infographic)
- The Mysterious Physics of 7 Everyday Things
- Gallery of Wonders: The Weirdest World Records
Ursprungligen publicerad den .