Fanúšikovia sci-fi určite poznajú dnes už kultovú hlášku: „Vo vesmíre vás nikto nepočuje kričať“. Tento slogan si osvojil horor Votrelec a stojí na myšlienke toho, že zvukové vlny sa vo vákuu vesmíru nešíria kvôli tomu že nemajú médium, cez ktoré by sa prenášali.
Výskumníci z University of Jyväskylä však vo svojej novej štúdii dokazujú, že hláška, ktorú mnohí poznáme roky, nemusí byť až tak správna, ako sme si doteraz mysleli. Počas experimentu dokázali, že práve opak je pravdou. Za určitých podmienok sa môže zvuk skutočne prenášať aj cez vákuum. V niektorých prípadoch môže zvuková vlna preskočiť z jedného materiálu na druhý aj ak je medzi nimi vákuum. Platí to, ak sú oba materiály piezoelektrické.
V prípade týchto materiálov zvukové vlny produkujú okrem tradičných vibrácií aj elektrický signál. Vieme, že elektrické pole môže existovať aj vo vákuu vesmíru. Tým pádom teda dokáže preniesť zvukové vlny cez toto médium. Nefunguje to ale vždy, ďalšou špeciálnou podmienkou je, aby bola vákuová medzera medzi materiálmi menšia ako vlnová dĺžka zvukovej vlny. Výskumníci spozorovali, že tento efekt funguje nielen vo frekvenciách hertzov a kilohertzov, ale aj v prípade ultrazvuku, ktorý sa pohybuje v megahertzoch a hyperzvuku v gigahertzoch. Musí však platiť aby sa vákuová medzera zmenšovala s vyššími frekvenciami.
Prečo sa zvuk nešíri vo vákuu?
V bežnom živote sa zvuk šíri bezproblémovo. Ak sa rozprávate s kolegom pri káve, vo väčšine prípadov nemáte problém počuť, čo vám povedal a ak áno, problém je typicky niekde inde. Zvuk je totiž kompresná vlna, ktorá sa šíri tým, že stláča a následne predlžuje relatívnu vzdialenosť medzi dvoma susediacimi časticami v médiu, ktoré v tomto prípade tvorí vzduch.
Vo vákuu sú častice príliš vzdialené na to, aby mohli navzájom interagovať. V praxi to znamená, že pohyb jednej častice nemá vplyv na tú ďalšiu, ktorá leží vedľa. Predstavte si robotníkov na stavbe, ktorí musia vrecia s cementom preniesť z jedného konca staveniska na druhé tak, že vytvoria líniu a vrecia si navzájom podávajú.
Ak robotníci stoja bok po boku, práca ide od ruky a vrecia sa prenesú raz-dva. Predstavte si však, že robotníkov je menej a stoja ďalej od seba. V tomto prípade si musia vrecia medzi sebou hádzať, čo výrazne spomalí ich prácu. Ak však stoja príliš ďaleko, jeden robotník môže urobiť všetko čo je v jeho silách, no vrece k ďalšiemu kolegovi nedohodí, teda za predpokladu, že stojí na mieste.
Výnimka v teórii
Ako dokazuje nový výskum, zvukové vlny sa môžu šíriť aj cez vákuum, no nie úplne tradičným spôsobom. Výskumníci demonštrujú, že pri piezoelektrických materiáloch sa okrem zvukovej vlny vytvára aj elektrický signál, ktorý cez elektrické pole „preskočí“ z jedného materiálu na druhý. V tomto prípade dokáže elektrický signál preniesť aj zvukovú vlnu.
Autori štúdie pozorovali aj prípady, kedy sa cez vákuum preniesla plná energia vlny so 100% presnosťou. Tento fenomén by mohol nájsť svoje uplatnenie v mikroskopických elektromechanických komponentoch, okrem iného aj v smartfónoch.
