تبخیر آب با صدای بلند
توضیحات:
-
به نام خدا
این صدا، نه صدای ایجاد شده از یک زلزله‌عظیم زیرآبی است و نه صدای انفجاری که “مِیگوی تپانچه‌ای” با چنگک هایش در زیر آب تولید میکند؛ این صدا درواقع با مورد اصابت قرارگرفتن یک جِت زیرآبی بسیار کوچک با پهنایی به اندازۀ نیمی از موی انسان، توسط یک لیزر اشعه ایکس حتی نازک‌تر از آن تولید می‌شود.
از آنجاکه این صدا در یک محیط خلاء تولید می‌شود؛ شما قادر به شنیدن آن نخواهید بود! البته باید از این بابت خوشحال باشید، چون ارتعاشات این صدا حدود 270 دسی‌بل است؛ یعنی حتی بلندتر از صدای راکت پرتابی ناسا (که حدود 250 دسی‌بل برآورد شده بود). با این حال، به لطف فیلم‌های بسیار آهسته‌ای که در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده ” اسلک واقع در منلو پارک کالیفرنیا ” (SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, California) ضبط شده است می‌توانید اثرات میکروسکوپی ویرانگر این صدا ببینید.
در یکی از این فیلم‌ها که در حدود 40 نانوثانیه (40 میلیاردم یک ثانیه) فیلمبرداری شده است، می‌بینید که لیزر پرتابی بلافاصله جت آبی را به دو قسمت تقسیم میکند و مایعاتی را که هنگام فرستاده شدن امواج فشارقوی با دو طرف جت در تماس هستند تبخیر میکند. این امواج باعث به وجود آمدن موج های دیگری می‌شوند، و در حدود 10 نانوثانیه بعد، ابرهای سیاه گاز داری از رُمبِش حباب‌ها در اطراف حفره به وجود می‌آید.
“کلودیواستن Claudiu Stan” یکی از محققان این آزمایش و از فیزیکدانان دانشگاه راتگرز “Rutgers University” در نیوآرک نیوجرسی “Newark, New Jersey” است میگوید؛ این امواج فشار به احتمال زیاد بلندترین صدای ممکن در زیر آب است. او در مصاحبه با Live Science گفت: اگر صدا از این مقدار بلندتر شود مایعات به جوش می آیند، و اگر آب به جوش آید دیگر واسطه ای وجود ندارد که صوت از آن عبور کند.
شاید این پرسش به ذهن شما خطور کند که چرا باید صدایی را کشف کنیم که واسطه‌ی خود را درهم می‌شکند؟ طبق گفته استَن Stan، فهمیدنِ حدِ نهایت ِصدا در زیرآب میتواند به محققان در طراحی آزمایش های آینده کمک کند.
استَن Stan اضافه کرد: دانشمندان معمولا ذرات کوچکی از مواد نامعمول (برای مثال یک کریستال پروتینی Protein Crystal) را در جت‌های مایع قرار می‌دهند و بعد آنها را با لیزر منفجر می‌کنند تا خواص شیمیایی آنها را تعیین کنند. برای دانشمندان دانستن اینکه شدت لیزر پرتابی باید تا چه حدی باشد که تصادفا باعث از بین رفتن مایع نشود بسیار مهم است و میتواند باعث بهبود انجام این دسته از آزمایش‌ها شود؛ به ویژه مطالعاتی که دانشمندان نمونه‌هایی را با پرتوهای پرقدرت مورد اصابت قرار می‌دهند تا استحکام ساختاری مواد را آزمایش کنند.
استَن گفت:” این تحقیق میتواند به ما کمک کند تا در آینده چگونگی واکنش نمونه‌های میکروسکوپی هنگامی که توسط صدای زیر آب به ارتعاش در می‌آیند را مورد بررسی قرار دهیم.”
این اولین بار نیست که محققان “اسلک SLAC” از لیزر اشعه ایکس X-ray برای به چالش کشیدن محدودیت های فیزیک استفاده کرده‌اند. در سال 2017، محققان از همین لیزر برای منفجر کردن الکترون‌های درون اتم و درست کردن یک سیاه‌چال مولکولی استفاده کردند که تمام الکترون‌های آزاد اتم‌های مجاور را به درون خود می‌مکید. اگر نتایج این آزمایش و آزمایش‌های قبلی را در نظر بگیریم به یک نتیجه‌گیری غیرقابل انکار می‌رسیم: اینکه لیزرها بسیار جالب و شگفت‌انگیز هستند!