Финские учёные выяснили, что звук может передаваться в вакууме. Открытие условий, в которых звук проходит через идеальный вакуум, поможет в разработке MEMS-электроники и систем теплоотвода, считают исследователи.

Как известно, звук представляет собой колебания молекул воздуха: движение одних вызывает смещение соседних молекул, что в итоге создаёт звуковую волну, улавливаемую слуховым аппаратом человека (подробнее о том, как это происходит, читайте здесь). Однако в вакууме всё это невозможно — там попросту нечему колебаться и создавать звуковые волны.

Вместе с тем в вакууме распространяются электромагнитные поля, что позволяет пьезоэлектрическим кристаллам, деформирующимся под воздействием тех же звуковых волн, вырабатывать электричество. А следовательно, и генерировать новые поля.

Финские физики Жуоран Генг и Илари Маасилта из Университета Ювяскюля провели ряд экспериментов с пьезоэлектрическими датчиками, что позволило им, по их собственным словам, доказать полное акустическое туннелирование в вакууме. В ходе эксперимента учёные создали «туннель», через который и передали сигнал.

Для своего исследования Генг и Маасилта использовали пьезодатчики, превращающие звуковые волны в электрическое напряжение, и наоборот. Пьезоэлементы были разделены зазором, чей размер был меньше, чем длина волны передаваемого сигнала. В результате звук как бы перешёл от одного элемента к другому, сохранив свою мощность.

Передача звука в вакууме (схема системы)

В качестве пьезоэлементов использовался оксид цинка. Звуковые колебания создавали механическое напряжение в цинке, что порождало в нём электрическое напряжение, что, при определённых условиях, образовывало электромагнитное поле. Если в радиусе действия одного кристалла оказывался второй, он преобразовывал электрическую энергию обратно в механическую, то есть в исходный акустический сигнал, благодаря чему происходила передача звука от одного источника к другому.

По словам Генга и Маасилты, эффект не зависит от частоты звука. Если зазор между датчиками не превышает длины волны, то такой способ подходит для передачи как ультразвука, так и сверхзвуковых частот. Физики отметили, что обнаруженное решение может помочь в развитии квантовой связи.

«Эффект невелик, но мы обнаружили ситуации, когда энергия волны проходит через вакуум без каких-либо отражений со 100% эффективностью», — отметил Илари Маасилта. По мнению учёного, открытое явление также найдёт своё применение в MEMS-электронике, построенной на микроэлектромеханических компонентах, и даже в сфере отвода тепла от приборов, находящихся в вакууме.

  • Напомним, что ранее исследователи из Университета Джона Хокинса выяснили, что тишина представляет собой такой же звук, как и любой другой сигнал, а значит, её можно услышать.