Два физика из Университета Ювяскюля в Финляндии заявили, что их открытие возможности распространения звука в вакууме является первым точным доказательством полного акустического туннелирования без проникновения воздуха.
О туннелировании акустических волн известно еще с 1960-х годов, но ученые начали исследовать это явление относительно недавно. Это значит, что человечество еще не очень хорошо понимает, как оно работает.
Финляндские ученые Ген и Маасилта работали над исправлением этого, сначала описав формализм для изучения акустического туннелирования, а затем применили его.
Они пришли к выводу, что для распространения звука нужна среда. Звук генерируется вибрацией, заставляющей атомы и молекулы в среде вибрировать. Человек испытывает эти вибрации из-за чувствительной мембраны в ушах. Идеальный вакуум – это полное отсутствие среды. Поскольку нет вибрирующих частиц, звук не должен распространяться.
Однако то, что квалифицируется как вакуум, все еще может жужжать электрическими полями. По словам ученых, это делает пьезоэлектрические кристаллы интересным материалом для изучения звука в иначе пустых пространствах.
Это материалы, превращающие механическую энергию в электрическую и наоборот. Другими словами, если вы применяете механическое напряжение к кристаллу, он создаст электрическое поле. И если подвергнуть кристалл воздействию электрического поля, кристалл деформируется. Это называется обратным пьезоэлектрическим эффектом.
Следует отметить, что звуковая вибрация оказывает механическое действие. Используя оксид цинка в качестве пьезоэлектрических кристаллов, Ген и Маасильта обнаружили, что кристалл может превратить это напряжение в электрическое поле при условии выполнения определенных условий.
То есть, если в радиусе действия первого есть второй кристалл, он может превратить электрическую энергию обратно в механическую – и тогда звуковая волна преодолеет вакуум. Для этого два кристалла должны быть разделены промежутком не более длины начальной акустической волны.
Такой эффект масштабируется с частотой. Пока вакуумный промежуток соответственно увеличивается, даже ультразвуковые и гиперзвуковые частоты могут туннелироваться через вакуум между двумя кристаллами. Поскольку это явление аналогично квантово-механическому эффекту туннелирования, результаты исследования могут помочь ученым изучать квантовую информационную науку, а также другие области физики.
«В большинстве случаев эффект невелик, но мы также обнаружили ситуации, когда полная энергия волны прыгает через вакуум со 100-процентной эффективностью, без каких-либо отражений. Это явление может найти применение в микроэлектромеханических компонентах (MEMS, технологии смартфонов) и в контроле тепла «, – отметил один из исследователей.
- Еще одно недавнее исследование показало , что бинауральные ритмы действительно могут препятствовать обучению, а не помогать ему. Хотя до этого считалось, что успокаивающие звуки бинауральных импульсов помогают сосредоточиться при изучении новой информации.