Mokslinkams pavyko sukurti garsiausią įmanomą garsą

Tirdami rentgeno spindulių lazerio impulsų poveikį vandens srovelei, tyrėjai sukūrė garsą, kurio intensyvumas nustelbtų raketos paleidimo garsą.

JAV Nacionalinėje SLAC laboratorijoje Gabriel Blaj vadovaujama tyrėjų grupė pasiekė praktinį įmanomo garsumo lygį. Jie vandens mikrosroves paveikė rentgeno spindulių lazeriu Linac Coherent Light Source (LCLS), taip sukurdami smūgines bangas. Taip jiems pavyko pasiekti 270 dB garso slėgio intensyvumą.

Mikrosrovės trūkimas. SLAC iliustr.

Kadangi garsas nėra atskiras reiškinys, o veikiau savotiškas poveikio į aplinką šalutinis produktas, jis gali formuotis tik gan siaurame sąlygų spektre. Jei aplinkoje nėra svyravimų, ji nejuda – garso lygis yra 0 dB. Išorine jėga galime sukelti svyravimu, didinti jų intensyvumą ir garsumą. Tačiau pasiekus 194 dB lygį ore ir 270 dB vandenyje, toks slėgis pradeda ardyti pačią aplinką, kuria sklinda virpesiai – dalelių judėjimas tęsis, tačiau garso nebus.

Tyrėjai rentgeno spindulių lazerio kuriamais impulsais apšaudė itin plonas – 14 – 30 µm – vandens sroveles. Veikiamas spinduliavimo, vanduo akimirksniu išgaruodavo, sukurdamas smūginę bangą, kuri imdavo sklisti išilgai srovės. Taip atsirasdavo aukšto ir žemo slėgio zonos, kas fizikiniu požiūriu ir yra garso banga. Ir jos garsumas buvo didžiausia įmanomas tokiomis sąlygomis – 270 dB.

Eksperimentu nebuvo siekiama garsumo ribos — buvo ieškoma įrodymų, kad būtent tai ir yra riba. Toliau stiprinant poveikį, vanduo užuot išgaravęs, virsdavo kupinais garų mikroburbuliukais. Jie susidarydavo ir iš karto subliukšdavo (šis procesas vadinamas kavitacija – red. past.). Taip rasdavosi slėgio skirtumai, tačiau visavertė garso banga tokiomis sąlygomis susiformuoti jau nebegalėjo.

Paveikę plonas vandens sroveles rentgeno spindulių lazeriu, tyrėjai stebėjo į kairę ir į dešinę nuo mikroburbuliukų pripildyto regiono judančias smūginių bangų grandines. Geresnis tokių grandinių supratimas yra itin svarbus, kuriant naujas technikas, saugančias miniatiūrinius pavyzdžius, kurie skendi vandens srovėse, kol atominiu lygiu matuojama jų struktūra. Tai gali pasitarnauti tokiose tyrimų srityse, kaip biologija ir medžiagų mokslas, kuriant efektyvesnius vaistus ir medžiagas. © Claudiu Stan/Rutgers University Newark

SLAC National Accelerator Laboratory