دانشمندان موفق به تولید بلندترین صدای ممکن شدند

یک تیم تحقیقاتی از آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی SLAC با همکاری دانشگاه استنفورد، موفق به تولید بلندترین صدای ممکن در محیط زیر آب شدند. آن‌ها با استفاده از لیزر اشعه ایکس منسجم توانستند با منفجر کردن جریانی سریع از آب و تولید امواج شوک صدایی بالای 270 دسیبل تولید کنند.

حال این سوال پیش می‌آید که چه چیزی حد نهایی صدا را مشخص می‌کند؟

واحد سنجش بلندی صدا دسیبل است و پایین‌ترین حد شنوایی انسان به عنوان کمترین مقدار این مقیاس درنظر گرفته شده است. مثلا صداهایی شبیه وز وز مگسی که چندمتر آنسوتر پرواز می‌کند چنین شدتی دارد. به همین صورت شدت 55 دسیبل برای یک مکالمه معمولی، 80 دسیبل برای زنگ ساعت، 100 دسیبل برای یک اره‌برقی و برای موتور یک جت که در حال برخاستن از زمین است 130 دسیبل اندازه‌گیری شده است. با بالاتر رفتن شدت صوت به کنسرت راک می‌رسیم که 150 دسیبل صدا تولید می‌کند.

نکته جالب اینجاست که صدا در هوا نمی‌تواند بیشتر از 194 دسیبل شدت داشته باشد و در آب این حد 270 دسیبل است. در واقع حد نهایی یا حد پایین به خاطر این به وجود می‌آیند که دیگر بالاتر یا پایین‌تر از آن‌ها امکان اندازه‌گیری وجود ندارد و همین باعث محدود شدن مقیاس می‌شود.

همین موضوع برای گرما هم صدق می‌کند. پایین‌ترین دمای ممکن صفر مطلق است که در آن انقدر انرژی از مولکول‌های ماده بیرون کشیده شده که دیگر این ذرات سازنده امکان حرکت ندارند و پایینتر رفتن از این دما غیر ممکن است. به همین صورت می‌توان یک حد تئوری برای بالاترین درجه دمای ممکن هم درنظر گرفت. می‌شود اجسام را تا میلیون‌ها درجه سانتیگراد گرم کرد، اما بالاخره در یک نقطه آن‌قدر انرژی به ماده داده شده که به یک پلاسمای ابرداغ تبدیل شده است و دیگر اتم‌های آن به مرحله شکست می‌رسند. اگر باز هم گرما اضافه شود دیگر دمای جسم زیاد نمی‌شود بلکه اتم‌های جدید به وجود می‌آیند.

این مساله برای صدا هم که یک موج فشاری است صدق می‌کند. در صفر دسیبل، هیچ موجی وجود ندارد و در حد بالای این مقیاس، محیطی که صدا در آن منتشر می‌شود از هم پاشیده و دیگر صدا نمی‌تواند از آن حد بلندتر شود.

وقتی که محققان این پروژه امواج پرسرعت میکرونی از آب ( به قطر 14 تا 30 میکرومتر) را با لیزر اشعه ایکس منفجر کردند، همین اتفاق رخ داد. با برخورد لیزر، آب تبخیر شده و یک موج شوک به وجود آمد. این موج شوک از داخل جریان پرسرعت آب عبور کرده و کپی‌های از آن به صورت قطاری از امواج شوک به وجود آمد. این قطار از نقاطی با فشار بالا و پایین تشکیل شده و در واقع به همین صورت صدایی بسیار بلند زیر آب تولید شد.

به گفته تیم تحقیق، ارزش این کشف چیزی بیشتر از کاربرد تحقیقاتی آن است. با فهم بیشتر این موضوع که چنین قطارهایی از امواج شوک چگونه رفتار می‌کنند، می‌توان راه‌هایی برای محافظت از نمونه‌های کوچک که تحت بررسی‌های مقیاس اتمی قرار می‌گیرند، پیدا کرد که این موضوع می‌تواند برای تولید و بهبود داروها و مواد دیگر بسیار کاربردی باشد.