@ 2019.05.22 , 14:00

在水中制造出最强声波

振动在介质(空气或固体、液体)中传播,形成的波动一般来说就是声音。

有些鱼类可以在水中大声鸣叫。但要想得到真正的巨响,专家建议使用激光器。

美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员使用X射线激光器,在水中制造出了极大的噪音。

事实上,真的非常响亮,从理论上讲,制造出的噪音响度可能是水所能承载的极限。

与罗格斯大学纽瓦克分校的物理学家Claudiu Stan解释说:“它只比理论阈值低一点,声波再强一点就会使水沸腾。”

实验装置是直线加速器相干光源(LCLS):一种极其强大的X射线激光器,可以制造“分子黑洞”,并能在万亿分之一秒内把水加热到10万摄氏度。

关于高强声波对材料和生物样本的影响,研究人员希望借助LCLS以了解更多。

作为研究的一部分,该团队在真空室中利用一束聚焦的X射线光子脉冲轰击一条比头发更薄的微液喷射水流。

当激光切入水流时,随着水被加热,微喷射水流发生超快速电离,使液体蒸发并产生沿喷射方向传播的柱形冲击波。

根据研究人员的说法,这些冲击波的初始峰值压力对应于极端声音强度和超过270分贝(dB)的声压级——比震裂鼓膜的喷气式飞机起飞甚至火箭发射所发出的声音更响——而且也无法得到更强的声波——如果冲击压力再大一点,水就会被分解。

研究人员在论文中解释说:“振幅和强度受限于传播介质自身所能承载的波动,因此喷射实验得到超声波是液态水中所能产生的最强音。我们估计这些压力波的振幅超过了聚焦超声波所获得的最大峰值压力,因此这可能也是迄今为止在液态水中产生的最响的声音。”

实验报告刊登在Physical Review Fluids。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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