Peter Tucker
0 
3366
969
Det er ikke lyden af et massivt jordskælv under vandet, og det er heller ikke lyden fra en pistolrejer, der knækker sine kløer højere end en Pink Floyd-koncert. Det er faktisk lyden af en lille vandstråle - cirka halvdelen af bredden af et menneskehår - der bliver ramt af en endnu tyndere røntgenlaser.
Du kan faktisk ikke høre denne lyd, fordi den blev oprettet i et vakuumkammer. Det er sandsynligvis til det bedste, i betragtning af, at omkring 270 decibel er disse rumlende trykbølger endnu højere end NASAs højest nogensinde raketoptagelse (som målte ca. 205 decibel). Du kan dog se lydens mikroskopisk ødelæggende effekter i aktion takket være en række ultra-slow-motion videoer optaget på SLAC National Accelerator Laboratory i Menlo Park, Californien, som del af en ny undersøgelse. [Tiny Grandeur: Fantastiske fotos af de meget små]
I videoen ovenfor, der blev filmet i cirka 40 nanosekunder (40 milliarddels sekund), opdeler den pulserende laser straks vandstrålen i to, fordamper væsken, den rører ved, mens den sender kraftige trykbølger, der vugger ned på hver side af strålen. Disse bølger skaber flere bølger, og med ca. 10 nanosekunder ind dannes der svimlende sorte skyer af sammenbrudte bobler på hver side af hulrummet.
Ifølge Claudiu Stan, en fysiker ved Rutgers University i Newark, New Jersey, og en af studiens medforfattere, repræsenterer disse trykbølger sandsynligvis den højest mulige undervandslyd. Hvis det var noget højere, ville lyden "faktisk koge væsken," fortalte Stan - og når vandet først koger, har lyden intet medium at passere igennem.
Hvorfor prøve at finde en lyd, der adskiller sit eget medium? Ifølge Stan kunne forståelse af grænserne for undervandslyd hjælpe forskere med at designe fremtidige eksperimenter.
Forskere suspenderer regelmæssigt små stykker spændende stoffer - f.eks. En bestemt type proteinkrystall - i væskestråler og spræng dem med lasere for at bestemme deres kemiske egenskaber. Hvis forskere nøjagtigt ved, hvor intens en laserpuls kan være uden at ødelægge væsken ved et uheld, kan det forbedre måden, disse eksperimenter udføres på, sagde Stan.Det er især sandt for undersøgelser, hvor forskere rammer prøver af materiale med højdrevne bjælker for at teste materialets strukturel integritet.
"Denne forskning kan hjælpe os med at undersøge i fremtiden, hvordan mikroskopiske prøver vil reagere, når de vibreres kraftigt af undervandslyd," sagde Stan.
Dette er ikke første gang SLAC-forskere bruger denne røntgenlaser til at teste fysikgrænserne. I en 2017-undersøgelse brugte forskere den samme laser til at sprænge elektronerne ud af et atom og skabte et "molekylært sort hul", der sugede ind alle de tilgængelige elektroner fra nærliggende atomer. Samlet set resulterer denne undersøgelse og den nye i en uangennemført konklusion: Lasere er virkelig, virkelig seje.
Den nye undersøgelse blev offentliggjort 10. april i tidsskriftet Physical Review Fluids.
- Dissekterende decibel: De højeste dyr (Infographic)
- The Mysterious Physics of 7 Everyday Things
- Wunder Gallery: The Weirdest World Records
Oprindeligt offentliggjort den .