Воспроизведение максимально громкого звука

02.06.2019

Группа исследователей из Лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета создала то, что можно считать звуком с максимально возможным уровнем громкости. Для этого был использован один из самых мощных рентгеновских лазеров LCLS (Linac Coherent Light Source), луч которого был сфокусирован на тончайшей струйке воды. "Взрывное" испарение воды создало звуковую волну с невероятно высоким акустическим давлением, сила которого немного превысила отметку в 270 децибелов.

Сила звука измеряется децибелах, а шкала силы звука имеет логарифмическую зависимость. Самый слабый звук, который способно различить ухо человека - это звук летающего комара с расстояния 3 метров. Уровень звука при нормальном неторопливом разговоре составляет 55 децибелов, звука взлетающего реактивного самолета с расстояния 100 метров - 130 децибелов, а звук, "извергаемый" динамиками при выступлении рок-группы - 150 децибелов.

Однако, сила звука в воздухе принципиально не может превышать отметку в 194 децибела, а в воде - около 270 децибелов. При дальнейшем повышении мощности излучателя волн нарушается гармоническая форма звуковых волн, возникают гармоники, но сила звука остается на неизменном максимальном уровне.

Этот эффект произошел, когда ученые "выстрелили" лучом рентгеновского лазера по струйкам воды, диаметр которых находился в диапазоне от 14 до 30 микрометров. Вода, попавшая под воздействие лазера, моментально испарилась и создала ударную волну, распространение которой сделало чередующиеся области высокого и низкого давления - очень громкий подводный звук, другими словами.

После того, как исследователи начали поднимать мощность лазера еще выше, громкость подводного звука начала расти. Но, по достижению максимального уровня звука, звуковая волна "сломалась" и образовались крошечные пузырьки, которые моментально разрушились, образуя явление, называемое кавитацией. Это явление возникает в районе быстро вращающихся винтов морских судов и подводных лодок, кроме этого, его используют для снижения силы сопротивления воды при движении под водой с большой скоростью.

Отметим, что достижение максимального порога уровня звука под водой имеет, помимо академической ценности, и практическую ценность тоже. Понимание процессов, возникающих в воде и в воздухе при распространении мощных звуковых волн, позволит ученым найти способы защиты миниатюрных образцов, подвергающихся анализу при помощи электронных микроскопов и рентгеновских лазеров, что станет большим подспорьем при разработке новых наноматериалов, медицинских препаратов и т.п.

<< Назад: Генетическое оружие 03.06.2019

>> Вперед: Макрофаги в условиях гипоксии 02.06.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Робот строит робота 19.01.2001 В США успешно осуществлен эксперимент, в ходе которого компьютер впервые без участия человека придумал, разработал и построил другого робота, способного передвигаться. Как сообщил директор лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института в Бостоне Родни Брукс, из случайно подобранных виртуальных компонентов компьютер создал схему аппарата и передал информацию на автоматическую установку, изготовившую необходимые детали. Авторы эксперимента лишь слегка "помогли" соединить конструкцию в нескольких указанных компьютером точках, и через несколько минут робот начал неуклюжее, но самостоятельное движение по лабораторному столу.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025