O som realmente pode viajar no vácuo e podemos finalmente explicar como: WebCuriosos

Dadas as circunstâncias certas, é possível que som para viajar através de um vácuo perfeito. Agora, dois físicos descobriram quais deveriam ser essas condições.

Zhuoran Geng e Ilari Maasilta, da Universidade de Jyväskylä, na Finlândia, dizem que as suas descobertas representam a primeira prova rigorosa de tunelamento acústico completo no vácuo.

Para conseguir isso, você precisará de dois materiais piezoelétricos, que são capaz de transformar movimentos em tensões (e vice-versa). Os objetos precisam ser separados por um espaço menor que o comprimento de onda do som que você deseja enviar, que então saltará completamente – ou “túnel” – através desse espaço.

Sabemos sobre o tunelamento de ondas acústicas desde a década de 1960mas os cientistas só começaram a investigar o fenómeno há relativamente pouco tempo, o que significa que ainda não temos uma boa compreensão de como funciona.

Geng e Maasilta têm trabalhado para consertar isso, primeiro descrevendo um formalismo para o estudo de tunelamento acústico, e agora aplicando-o.

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Para propagar, o som requer um meio para viajar. O som é gerado por vibrações, o que faz com que os átomos e moléculas do meio vibrem; essa vibração é transmitido para partículas adjacentes. Sentimos essas vibrações através de um membrana sensível em nossos ouvidos.

Um vácuo perfeito é a completa ausência de meio. Como não há partículas para vibrar, o som não deveria ser capaz de se propagar.

Mas existem lacunas. O que se qualifica como vácuo ainda pode vibrar com campos elétricos, o que torna os cristais piezoelétricos um material intrigante para o estudo do som em espaços que de outra forma seriam vazios.

São materiais que converter energia mecânica em energia elétricae vice-versa. Em outras palavras, se você aplicar uma tensão mecânica no cristal, ele produzirá um campo elétrico. E se você expor o cristal a um campo elétrico, o cristal se deformará. Isso é conhecido como efeito piezoelétrico inverso.

OK, é aqui que fica divertido. Uma vibração sonora exerce estresse mecânico. Usando óxido de zinco como cristais piezoelétricos, Geng e Maasilta descobriram que um cristal pode converter essa tensão em um campo elétrico se certas condições forem atendidas.

Se houver um segundo cristal ao alcance do primeiro, ele pode converter a energia elétrica de volta em energia mecânica – et voila, a onda sonora atravessou o vácuo. Para fazer isso, os dois cristais devem ser separados por uma lacuna não maior que o comprimento da onda acústica inicial.

E o efeito aumenta com a frequência. Contanto que a lacuna de vácuo seja dimensionada de acordo, até mesmo as frequências de ultrassom e hipersom podem atravessar o vácuo entre os dois cristais.

Porque o fenômeno é análogo ao efeito da mecânica quântica de tunelamentoos resultados da pesquisa podem ajudar os cientistas a estudar a ciência da informação quântica, bem como outras áreas da física.

“Na maioria dos casos o efeito é pequeno, mas também encontramos situações em que toda a energia da onda salta através do vácuo com 100% de eficiência, sem quaisquer reflexos,” Maasilta diz.

“Como tal, o fenômeno pode encontrar aplicações em componentes microeletromecânicos (MEMS, tecnologia de smartphones) e no controle de calor”.

A pesquisa foi publicada em Física das Comunicações.