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新聞動(dòng)態(tài)

科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)在真空中傳遞聲波

發(fā)布時(shí)間:2023/9/2
  “在太空中,沒(méi)人能聽(tīng)到你的尖叫聲?!睂?duì)于一部以太空為背景的恐怖電影來(lái)說(shuō),這是一個(gè)絕妙的宣傳海報(bào)標(biāo)語(yǔ),因?yàn)樘帐墙^對(duì)寧?kù)o的這個(gè)概念既可怕又真實(shí)。聲波(也稱為“聲學(xué)聲子”,acoustic phonons)需要粒子才能傳播——無(wú)論是通過(guò)空氣、水還是其它媒介——而太空是近乎真空的狀態(tài),其中沒(méi)有足夠的粒子來(lái)傳播聲音。

  芬蘭于韋斯屈萊大學(xué)(University of Jyv?skyl? in Finland)的科學(xué)家成功地將聲音以遂穿的方式傳遞并通過(guò)了兩個(gè)固態(tài)物體(即兩個(gè)氧化鋅晶體)之間的真空間隙。
  研究人員7月14日發(fā)表在《自然》(Nature)旗下的開(kāi)放期刊《通訊?物理》(Communications Physics)上的論文中寫(xiě)道:“(聲波)在真空中不存在,因此一般認(rèn)為:兩種分離介質(zhì)之間的真空不可能傳輸聲波。 然而,在原子尺度上,原子核的振動(dòng)可以通過(guò)真空中的電相互作用傳播。因此,可以提出一個(gè)問(wèn)題,聲子是否也可以通過(guò)某種電磁機(jī)制在大于原子尺度的真空間隙中傳輸。”
  該研究所使用的晶體都是壓電晶體,這意味著在其受到熱量或機(jī)械應(yīng)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流,這里的機(jī)械應(yīng)力也包括聲音。由于電可以存在于真空中,因此聲音實(shí)際上可以從一個(gè)晶體跳躍或傳遞到另一個(gè)晶體。
  這種“傳遞”發(fā)生在人類可聽(tīng)到的聲音頻率范圍之內(nèi),以及超出人類聽(tīng)覺(jué)范圍的超聲波和高超音速頻率。當(dāng)然,有一個(gè)大問(wèn)題——這兩個(gè)晶體之間的距離不能大于聲波本身的波長(zhǎng)。因此,隨著頻率的增加,兩個(gè)晶體之間的間隙必須變得越來(lái)越小。
  這種聲音“傳遞”的方法也并非完美。有時(shí),聲波在通過(guò)電場(chǎng)傳播時(shí)會(huì)發(fā)生扭曲、反射或其它變化。然而,在其它情況下,聲波在微觀真空旅程中幸存下來(lái),沒(méi)有受到影響。
  “在大多數(shù)情況下,這種影響很小;但我們也發(fā)現(xiàn)了一些情形,其中聲波的全部能量以 100% 的效率跳躍穿過(guò)真空的情況,沒(méi)有任何反射”,于大納米科學(xué)中心的伊拉里?馬西爾塔(Ilari Maasilta)及其研究合作伙伴作者在一份新聞聲明中說(shuō),“因此,這種現(xiàn)象可以在微型機(jī)電元件(智能手機(jī)技術(shù))和熱量控制中找到應(yīng)用?!?br />