Американские физики с помощью лазерных импульсов породили в воде звуковую волну наивысшей интенсивности.
Мы называем звуком механические колебания, возникающие из-за распространения через среду упругих волн заданной частоты. Их сила (громкость) измеряют в… децибелахРазговорная речь обычно оценивается в 55 децибелов, в то время как шум взлетающего самолёта достигает 120-130 децибелов. Рассеивание такой волны сопровождает скачок… давленияЧем громче звук, тем больше ущерб. Это ставит теоретический предел громкости, которую можно достичь в той или иной среде — последний уровень, после которого среда разрушается. Для воздуха при атмосферном давлении этот предел составляет около 194 децибел, для воды — 270 децибел.
Клаудиу Стэн и его коллеги из Национальной ускорительной лаборатории SLAC достигли этого предела. Для этого физики использовали микроскопические струйки воды (14-30 мкм в диаметре), воздействуя на них импульсами мощного рентгеновского лазера. Каждая вспышка вызывала моментальное испарение небольшого объема воды и создавала ударную волну. Отбиваясь от границы водной струйки и накладываясь сама на себя, эта волна усиливалась до тех пор, пока не превышала доступный для водной среды предел в 270 дБ. После этого вода моментально превращалась в заполненные паром пузырьки, тут же коллапсирующие.
В статье, опубликованной Physical Review FluidsКлаудий Стэн и соискатели подчеркивают, что исследование даст возможность глубже понять взаимодействия воды и мельчайших частиц, а также улучшить управление ими. Актуальность этой задачи возрастает вместе с развитием технологий. микрофлюидикиИсследования миниатюрных образцов в микроскопических объемах и потоках жидкости.