科学家首次实现在真空中传递声波

Daphane

來源:大纪元


声波在两个介质之间转播示意图。(Shutterstock)


【大纪元2023年09月02日讯】（大纪元记者林达编译报导）“在太空中，没人能听到你的尖叫声。”对于一部以太空为背景的恐怖电影来说，这是一个绝妙的宣传海报标语，因为太空是绝对宁静的这个概念既可怕又真实。声波（也称为“声学声子”，acoustic phonons）需要粒子才能传播——无论是通过空气、水还是其它媒介——而太空是近乎真空的状态，其中没有足够的粒子来传播声音。
芬兰于韦斯屈莱大学（University of Jyväskylä in Finland）的科学家成功地将声音以遂穿的方式传递并通过了两个固态物体（即两个氧化锌晶体）之间的真空间隙。
研究人员7月14日发表在《自然》（Nature）旗下的开放期刊《通讯‧物理》（Communications Physics）上的论文中写道：“（声波）在真空中不存在，因此一般认为：两种分离介质之间的真空不可能传输声波。 然而，在原子尺度上，原子核的振动可以通过真空中的电相互作用传播。因此，可以提出一个问题，声子是否也可以通过某种电磁机制在大于原子尺度的真空间隙中传输。”
该研究所使用的晶体都是压电晶体，这意味着在其受到热量或机械应力时会产生电流，这里的机械应力也包括声音。由于电可以存在于真空中，因此声音实际上可以从一个晶体跳跃或传递到另一个晶体。
这种“传递”发生在人类可听到的声音频率范围之内，以及超出人类听觉范围的超声波和高超音速频率。当然，有一个大问题——这两个晶体之间的距离不能大于声波本身的波长。因此，随着频率的增加，两个晶体之间的间隙必须变得越来越小。
这种声音“传递”的方法也并非完美。有时，声波在通过电场传播时会发生扭曲、反射或其它变化。然而，在其它情况下，声波在微观真空旅程中幸存下来，没有受到影响。
“在大多数情况下，这种影响很小；但我们也发现了一些情形，其中声波的全部能量以 100% 的效率跳跃穿过真空的情况，没有任何反射”，于大纳米科学中心的伊拉里‧马西尔塔（Ilari Maasilta）及其研究合作伙伴作者在一份新闻声明中说，“因此，这种现象可以在微型机电元件（智能手机技术）和热量控制中找到应用。”