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真空中でも音を伝えることができる

Posted by moonrainbow on 01.2023 宇宙   0 comments   0 trackback
真空中でも音を伝えることができる。短い距離ながら音波を送信することに成功

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真空中でも限定的な条件なら音を伝えることができる
 
フィンランドの科学者たちが、真空中に音を伝えるという掟破りに成功したそうだ。

 音とは空気などが震えることで伝わるものだ。だからまったく何も存在しない真空の中を音が伝わるはずがない、というのがこれまでの解釈だ。

 映画「エイリアン」1作目のキャッチフレーズは「宇宙では、あなたの悲鳴は誰にも聞こえない」だが、これは宇宙は真空で音が振動するための媒体がないから、どんなに叫んでも無駄だという意味だ。

 ところが『Communications Physics』(2023年7月14日付)に掲載された研究では、ユヴァスキュラ大学のチームがその常識をくつがえしている。

 だが一体どうやって? そのやり方は「圧電体を利用して、音を電場の波紋に変換する」というものだ。


真空中でも音を伝える電場トンネル

 真空中に音を伝えるという掟破りのテクニックは、「圧電効果(物質に圧力を加えると、圧力に比例した分極が現れる現象)」を利用して音に”電場トンネル”を通過させることで実現する。

 電場とは、電荷に力を及ぼす空間の性質の一つだ。

 具体的には、2つの「酸化亜鉛の結晶」を使う。この結晶には圧電効果がある。

 それは音波の力でも同じこと。この結晶に音が当たると電気が発生して、その周囲の電場を乱す。

 ここで2つの結晶に電場を共有させておくと、この電場の乱れがたとえ真空中であっても一方から他方へと伝わる。

 この電場の乱れは音波の周波数によって決まる。だから、この乱れを受け取った結晶もまた、それを元の音に戻すことができる。

 こうして無事、音は電場トンネルを通り抜けて真空の向こう側へと伝わるのだ。これにより、真空中の2つの結晶間の極めて狭い距離で音波を送信することに成功したという


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photo by iStock

極小電子デバイスの開発につながる可能
 
電場の乱れは、音波の波長よりも長い距離を移動することができない。それでも理論的には、結晶同士の距離が十分に短ければ、どんな音でも真空中を伝えることができる。

 ただし、この方法はそれほど確実なわけではないようだ。電場のトンネルを通過するさい、音波の一部がゆがんだり、反射したりして、完璧に伝わらないことが多々あるからだ。

 だが安定していないとしても、音波が反射することなく、その全エネルギーを100%の効率で伝えられることもある。

 今のところ、真空中で音を遠くまで伝えることはまだできないが、将来的には、この効果を応用することで、スマホなどで使われる極小電子デバイスを開発できる可能性もあるとのことだ。


追記:(2023/08/26)本文を一部訂正して再送します


2023年08月26日
カラパイアより

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