Фізики виявили, що звук справді передається у вакуумі, але зовсім не так, як показують у кіно

16 августа 2023

Два фінські фізики з'ясували умови, за яких звук може передаватися через ідеальний вакуум. Ефект схожий на квантове тунелювання, але в справу вступає звичайна фізика і деяке обладнання. Відкриття може допомогти у розробці MEMS-електроніки та в системах тепловідведення.

Источник изображения: Pixabay

 

Джерело зображення: Pixabay
Жуоран Генг (Zhuoran Geng) та Іларі Маасилта (Ilari Maasilta) з Університету Ювяскюля (Фінляндія) стверджують, що їхня робота відображає перший суворий доказ повного акустичного тунелювання у вакуумі. Все, що потрібно для експерименту, - це два п'єзоелектричні датчики, кожен з яких здатний перетворювати звукові хвилі на електричну напругу (і навпаки). При цьому п'єзоелементи повинні бути розділені зазором, меншим, ніж довжина хвилі звуку, що передається. В результаті звук «перейде» від одного елемента до іншого з повною силою, якщо дотриматися необхідних умов.
Як ми знаємо, для поширення звуку необхідне середовище. Звук передається рахунок послідовної передачі коливань атомів і молекул середовища сусіднім часткам. Безпосередньо люди чують (відчувають) коливання повітря чутливою мембраною у вухах. Таких умов, очевидно, немає в чистому вакуумі — там нема чого вагатися і, отже, нема чого поширювати звукові хвилі. Але є лазівка — у вакуумі можуть поширюватись електромагнітні поля, а це шанс для п'єзоелектричних кристалів, які в процесі деформації (під впливом акустичних хвиль) виробляють електрику. А де електрика, там і поля.
Вчені використовували як п'єзоелементи оксид цинку. Звукове коливання створювало механічну напругу в матеріалі, і це породжувало в ньому електричну напругу і, за певних умов, призводило до появи електромагнітного поля. Якщо в радіусі дії поля першого кристала знаходився другий кристал, то він перетворював поле в електричну енергію і назад на механічну — фактично у вихідний акустичний сигнал, який таким нехитрим (або хитрим) чином долав чистий вакуум. Ширина зазору при цьому не повинна перевищувати довжини звукової хвилі, що передається.
Джерело зображення: Pixabay
Жуоран Генг (Zhuoran Geng) та Іларі Маасилта (Ilari Maasilta) з Університету Ювяскюля (Фінляндія) стверджують, що їхня робота відображає перший суворий доказ повного акустичного тунелювання у вакуумі. Все, що потрібно для експерименту, - це два п'єзоелектричні датчики, кожен з яких здатний перетворювати звукові хвилі на електричну напругу (і навпаки). При цьому п'єзоелементи повинні бути розділені зазором, меншим, ніж довжина хвилі звуку, що передається. В результаті звук «перейде» від одного елемента до іншого з повною силою, якщо дотриматися необхідних умов.
Як ми знаємо, для поширення звуку необхідне середовище. Звук передається рахунок послідовної передачі коливань атомів і молекул середовища сусіднім часткам. Безпосередньо люди чують (відчувають) коливання повітря чутливою мембраною у вухах. Таких умов, очевидно, немає в чистому вакуумі — там нема чого вагатися і, отже, нема чого поширювати звукові хвилі. Але є лазівка — у вакуумі можуть поширюватись електромагнітні поля, а це шанс для п'єзоелектричних кристалів, які в процесі деформації (під впливом акустичних хвиль) виробляють електрику. А де електрика, там і поля.
Вчені використовували як п'єзоелементи оксид цинку. Звукове коливання створювало механічну напругу в матеріалі, і це породжувало в ньому електричну напругу і, за певних умов, призводило до появи електромагнітного поля. Якщо в радіусі дії поля першого кристала знаходився другий кристал, то він перетворював поле в електричну енергію і назад на механічну — фактично у вихідний акустичний сигнал, який таким нехитрим (або хитрим) чином долав чистий вакуум. Ширина зазору при цьому не повинна перевищувати довжини звукової хвилі, що передається.

 

Источник изображения: Geng and Maasilta, Commun. Phys., 2023)

Джерело зображення: Geng and Maasilta, Commun. Phys., 2023)

Також вчені показали, що ефект залежить від частоти звуку. При дотриманні необхідного проміжку він працює і для ультразвуку і для надзвукових частот. Виявлене явище може використовуватися як для практичних рішень, так і імітації квантового тунелювання, щоб допомогти в розвитку квантового зв'язку, наприклад.

«У більшості випадків ефект невеликий, але ми також виявили ситуації, коли повна енергія хвилі переходить через вакуум зі 100% ефективністю, без будь-яких віддзеркалень, – розповів Маасилта. — Таким чином, це явище може знайти застосування в мікроелектромеханічних компонентах (MEMS, технологія смартфонів) та в управлінні теплом».

В останньому випадку, очевидно, вчений має на увазі відведення тепла від приладів, що знаходяться у вакуумі, що може знайти застосування в космічній техніці і не тільки. Про роботу учені розповіли у статті у журналі Communications Physics.

← Вернуться на предыдущую страницу

Читайте также:

Медики прифронтових територій отримають доплати: уряд посилив фінансування лікарень 14 ноября 2025

Уряд посилює фінансову підтримку медиків, які працюють у прифронтових, віддалених і небезпечних громадах. З серпня по листопад 2025 року медичні заклади на таких...

Samsung випустила портативні смарт-монітори Movingstyle діагоналлю 27 і 32 дюйми 14 ноября 2025

Samsung випустила 27-дюймовий портативний сенсорний екран Movingstyle та 32-дюймовий смарт-монітор Movingstyle M7. Обидва пристрої працюють під управлінням останньої версії One UI Tizen, яка включає функції Now Brief, Vision AI та систему захисту персональних даних Knox. Обидва пристрої отримуватимуть оновлення операційної системи протягом семи років.

Ексдружина Кличка у вечірній сукні зі срібним оздобленням і розрізом покрасувалася на івенті в Мюнхені 14 ноября 2025

Ексдружина мера Києва Віталія Кличка, 51-річна співачка та модель Наталія Єгорова знову опинилася у центрі уваги — цього разу на благодійному вечорі TRIBUTE TO BAMBI, який відбувся у фешенебельному готелі Мюнхена.

 

Вас могут заинтересовать эти отзывы

Onlyballs.com.ua 5.0
Onlyballs.com.ua

Отзывов: 1

Aura school 5.0
Aura school

Отзывов: 3

Каталог отзывов





×

Выберите область поиска

  • Авто
  • Одяг / аксесуари
  • Роботодавці
  • Інше