To nie jest dźwięk potężnego podwodnego trzęsienia ziemi, ani dźwięk pistoletowych krewetek strzelających pazurami głośniej niż koncert Pink Floyd. W rzeczywistości jest to dźwięk małego strumienia wody - około połowy szerokości ludzkiego włosa - uderzonego jeszcze cieńszym laserem rentgenowskim.
Tak naprawdę nie słychać tego dźwięku, ponieważ został on utworzony w komorze próżniowej. To chyba najlepsze, biorąc pod uwagę, że przy około 270 decybelach te dudniące fale ciśnienia są jeszcze głośniejsze niż najgłośniejsze wystrzelenie rakiety przez NASA (które wynosiło około 205 decybeli). Można jednak zobaczyć mikroskopijnie niszczycielskie efekty dźwięku w akcji, dzięki serii filmów w zwolnionym tempie zarejestrowanych w SLAC National Accelerator Laboratory w Menlo Park w Kalifornii, w ramach nowego badania.
Na powyższym filmie, który został sfilmowany w około 40 nanosekund (40 miliardowych sekundy), pulsujący laser natychmiast rozdziela strumień wody na dwie części, odparowując dotykany przez niego płyn, jednocześnie wysyłając silne fale ciśnienia kołyszące się po obu stronach strumienia. Fale te wytwarzają więcej fal i po około 10 nanosekundach po obu stronach wnęki tworzą się czarne chmury obłoków zapadających się bąbelków.
Według Claudiu Stan, fizyka z Rutgers University w Newark, New Jersey i jednego ze współautorów badania, fale ciśnienia prawdopodobnie reprezentują najgłośniejszy możliwy dźwięk podwodny. Gdyby był głośniejszy, dźwięk „faktycznie zagotowałby płyn” - powiedział Stan Live Science - a gdy woda się zagotuje, dźwięk nie będzie mógł przejść przez medium.
Po co próbować odkrywać dźwięk, który rozdziela własne medium? Według Stana zrozumienie granic podwodnego dźwięku może pomóc badaczom w planowaniu przyszłych eksperymentów.
Naukowcy regularnie zawieszają małe fragmenty intrygującej materii - powiedzmy, określonego rodzaju kryształu białka - na przykład w strumieniowych strumieniach i wysadzają je laserami, aby określić ich właściwości chemiczne. Stan powiedział, że jeśli naukowcy dokładnie wiedzą, jak intensywny może być impuls laserowy bez przypadkowego zniszczenia cieczy, może to poprawić sposób przeprowadzania tych eksperymentów. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku badań, w których naukowcy uderzali próbki materiału wiązkami o dużej mocy w celu przetestowania materiału Integralność strukturalna.
„Te badania mogą pomóc nam w przyszłości zbadać, jak zareagują mikroskopijne próbki, gdy zostaną silnie wibrowane przez podwodny dźwięk”, powiedział Stan.
To nie pierwszy raz badacze SLAC wykorzystali ten laser rentgenowski do przetestowania granic fizyki. W badaniu z 2017 r. Naukowcy wykorzystali ten sam laser do wysadzenia elektronów z atomu, tworząc „molekularną czarną dziurę”, która wciągnęła wszystkie dostępne elektrony z pobliskich atomów. Podsumowując, te badania i nowy wynik prowadzą do jednego niepodważalnego wniosku: lasery są naprawdę, naprawdę fajne.
