Звук усе ж може поширюватися у вакуумі: вчені з'ясували, як це відбувається

Фінські фізики, які представили результати свого дослідження в журналі Communications Physics, кажуть, що їхнє відкриття є першим доказом повного звукового тунелювання у вакуумі, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Для того, щоб звук поширювався, йому необхідне середовище, через яке він проходить. На Землі це, наприклад, повітря або вода. Звук з'являється внаслідок вібрацій, які змушують атоми та молекули коливатися в певному середовищі. Ця вібрація передається сусіднім частинкам і люди можуть чути її за допомогою чутливої мембрани в наших вухах.

Ідеальним вакуумом вважається місце, де відсутнє будь-яке середовище. Якщо немає частинок, які б коливалися, то звук не повинен поширюватися у вакуумі. За словами вчених, те, що ми вважаємо вакуумом, все ж може вібрувати електричними полями, що робить п'єзоелектричні кристали цікавим матеріалом для вивчення поширення звуку в порожніх просторах.

П'єзоелектричні матеріали перетворюють механічну енергію на електричну і навпаки. Якщо докласти механічне зусилля до кристала, то він створить електричне поле. Якщо піддати кристал впливу електричного поля, кристал деформується.

За словами вчених, звукова вібрація викликає механічну напругу. За допомогою оксиду цинку як п'єзоелектричного кристала, фізики виявили, що кристал може перетворювати цю напругу на електричне поле, коли дотримуються певних умов.

Якщо поруч розташувати два кристали, то один із них може перетворити електричну енергію назад на механічну і звукова хвиля проходить у такий спосіб через вакуум. Для цього два кристали мають бути розділені відстанню, яка не перевищує довжину вихідної звукової хвилі.

За словами вчених, цей ефект збільшується з частотою. Поки вакуумний проміжок має потрібний розмір, навіть ультразвукові хвилі можуть тунелювати крізь вакуум між двома кристалами.

Тобто між кристалами виникає звукове тунелювання. Хоча про це явище відомо вже 60 років, але тільки нещодавно вчені почали досліджувати, як воно працює.

Вчені вважають, що через те, що звукове тунелювання схоже на квантово-механічний ефект тунелювання, результати нового дослідження можуть допомогти у вивченні квантової інформатики, а також інших галузей фізики.

Вчені визнають, що в більшості випадків звукові хвилі проходили через вакуум дуже слабко, але були ситуації, коли звукова хвиля пройшла повністю зі 100% ефективністю без будь-яких відображень.

Як уже писав Фокус, фізики "зарилися" під землю, щоб розкрити велику загадку Всесвіту. Вчені розробили експериментальну програму, щоб спробувати виявити рідкісні взаємодії між вімпами і звичайними атомами. Це може призвести до виявлення загадкової темної матерії.

Також Фокус писав про те, що вчені знайшли невідповідність теорії відносності Ейнштейна з тим, що вони побачили в одній з подвійних зоряних систем. Побачене явище може пояснити інша теорія.