由SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)的科學(xué)家Gabriel Blaj領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)產(chǎn)生了可能是迄今為止最大的水下聲音。 研究人員使用SLAC的Linac相干光源(LCLS)X射線激光器轟擊微小的水射流，創(chuàng)造超過270分貝的令人難以置信的聲壓。

這是一個(gè)非常響亮的，超越搖滾音樂會(huì)的聲音。不過令人驚訝的是，噪聲的強(qiáng)度有一個(gè)實(shí)際的上限。

大多數(shù)參加過科學(xué)課程的人都聽說過分貝音階，它可以測量聲音的響度。在音階的最低端，是人類聽覺的極限 - 比如10英尺外的蚊子嗡嗡聲。55分貝是我們正常說話的聲音，鬧鐘的聲音達(dá)到80分貝，電鋸工作時(shí)可以制造100分貝的噪音，而噴氣客機(jī)在距離100米時(shí)就可以聽到130分貝巨響，而搖滾音樂會(huì)的聲音會(huì)達(dá)到150分貝，沒錯(cuò)比客機(jī)聲音還大。

奇怪的是，在空氣中，聲音最大不能超過大約194分貝，而在水中大約是270分貝。

這有點(diǎn)像熱力學(xué)上的知識(shí)：絕對零度是最冷的溫度，因?yàn)橐坏┠銖奈矬w中抽出所有能量，分子就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，溫度便無處可去。當(dāng)然，溫度也有理論上限。你可以將物質(zhì)加熱到數(shù)億度，但在某些時(shí)候，過熱等離子體中的能量就會(huì)被原子分解，隨后增加更多能量，所有發(fā)生的事情都只能是產(chǎn)生更多的亞原子粒子。

聲音也是如此，這是一種壓力波，在零分貝時(shí)，沒有壓力波，但在另一端，聲音傳播的介質(zhì)開始分解，因此它不會(huì)變得更響亮響亮。

研究人員用X射線激光器摧毀微噴射水流(直徑在14到30微米之間)時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。當(dāng)短X射線脈沖撞擊水時(shí)，它會(huì)蒸發(fā)并產(chǎn)生沖擊波。然后，這個(gè)沖擊波穿過噴射器并在由高壓和低壓交替區(qū)域組成的“沖擊波列車”中形成自身的副本。換句話說，一個(gè)非常響亮的水下聲音。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一旦聲音的強(qiáng)度超過一定的閾值，水就會(huì)破裂并變成小氣泡，這些氣泡會(huì)在一個(gè)叫做氣蝕的過程中立即坍塌。這種現(xiàn)象在高速螺旋槳中也可見，在蝦蛄(皮皮蝦)向甲殼類動(dòng)物發(fā)起進(jìn)攻時(shí)也有這一現(xiàn)象。因?yàn)閄射線產(chǎn)生的聲波中的壓力剛好低于分離閾值，這個(gè)時(shí)候的水下聲音會(huì)變得最為響亮。

這一發(fā)現(xiàn)不僅具有學(xué)術(shù)價(jià)值，同時(shí)也有可能找到方法來保護(hù)在水射流內(nèi)進(jìn)行原子尺度分析的微型樣品免受損壞，這對開發(fā)更好的藥物和材料有很大幫助。

該研究發(fā)表在Physical Review Fluids上。

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