Акустическое туннелирование: открытие, которое меняет представление о звуке в вакууме

Звук – это физическое явление, требующее среды для распространения. Но что происходит, если звук должен пройти через идеальный вакуум, где нет никаких частиц, способных вибрировать? Два физика из Университета Ювяскюля в Финляндии, Жуоран Генг и Илари Маасилта, нашли ответ на этот вопрос и представили первое строгое доказательство полного акустического туннелирования в вакууме.

Чтобы достичь такого туннелирования, ученым понадобились два пьезоэлектрических материала, способных превращать движения в напряжения и наоборот. Они разместили эти материалы на определенном расстоянии друг от друга, которое было меньше длины волны звука, чтобы звуковая волна могла перепрыгнуть через это пространство.

Идеальный вакуум не должен поддерживать передачу звука, так как в нем нет частиц, способных вибрировать. Однако, ученые обнаружили, что пьезоэлектрические кристаллы могут вибрировать электрическими полями, даже в вакууме. Эти кристаллы преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот. Таким образом, если звуковая волна вызывает механическое напряжение в одном кристалле, он создаст электрическое поле, которое может быть преобразовано обратно в механическую энергию другим кристаллом. Таким образом, звук может туннелировать через вакуум.

Этот эффект также масштабируется с частотой. Даже ультразвуковые и гиперзвуковые частоты могут туннелировать сквозь вакуум, если расстояние между кристаллами соответствует длине волны звука.

Открытие Генга и Маасилты имеет большое значение не только для изучения физики звука, но и для других областей науки. Это явление аналогично квантово-механическому эффекту туннелирования и может помочь ученым в изучении квантовой информатики и других квантовых явлений.

Исследование Генга и Маасилты было опубликовано в журнале Communications Physics, и они считают, что их открытие может найти применение в микроэлектромеханических компонентах и в контроле тепла.