Ученые сумели получить самый громкий возможный звук
В Национальной лаборатории SLAC (США) группа исследователей под руководством Габриэля Блажа сумела достичь на практике расчетного предела громкости звука. Они использовали рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) для воздействия на микроструи воды, порождая в них ударные волны. Таким образом им удалось добиться интенсивности звукового давления в 270 дБ.
Так как звук не самостоятельное явление, а своего рода побочный эффект воздействия на среду, он может формироваться только в небольшом спектре условий. Если в среде нет колебаний, она неподвижна — это соответствует нулевому уровню громкости. При приложении внешней силы мы можем спровоцировать колебания, наращивая их интенсивность и громкость. Но при достижении уровня в 194 дБ для воздуха и 270 дБ для воды такое давление начнет разрушать саму среду, которая проводит колебания – движение частиц продолжится, а вот звука уже не будет.
Исследователи применили рентгеновский лазер, чтобы обстреливать импульсами сверхтонкие струйки воды диаметром 14-30 мкм. Под воздействием излучения жидкость мгновенно испарялась, порождая ударную волну, которая начинала движение вдоль струи. Получалась комбинация зон высокого и низкого давления, что и является звуковой волной с физической точки зрения. И ее громкость была предельно возможной для этих условий – 270 дБ.
Целью эксперимента было не достижение предела громкости — а поиск доказательств, что это именно предел. При усилении воздействия на воду та вместо простого испарения стала превращаться в микропузырьки, заполненные паром. Они образовывались и сразу же схлопывались (этот процесс носит название кавитации — прим. ред. Техкульт), что создавало перепады давления, но полноценная звуковая волна сформироваться в таких условиях уже не могла. Что и требовалось доказать в рамках этого эксперимента.