Cientistas criaram o som mais alto que é possível no mundo

Por , em 21.05.2019
Cientistas atiraram raios x contra minúsculos jatos de água para criar o som mais alto possível sob a água (Crédito: Claudiu Stan/Rutgers University Newark)

Uma equipe do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC gerou o que pode ser o som subaquático mais alto possível.

O SLAC pertence ao Departamento de Energia do governo americano e sua administração fica a cargo da Universidade de Stanford.

Qual é o som mais alto possível?

Existem limites para quão intenso um ruído pode ser. No extremo mais baixo da escala, há o limite da audição humana – coisas como o zumbido de um mosquito a três metros de distância.

Aos 55 decibéis, temos o som de conversação normal. Um despertador atinge 80 decibéis, uma motosserra 100 decibéis e o som de um jato decolando a 100 metros 130 decibéis. Um show de rock, por sua vez, chega a 150 decibéis.

Estranhamente, no ar, um som não pode chegar a mais do que 194 decibéis. Na água, o extremo é 270.

Para criar incríveis pressões sonoras acima de 270 decibéis, os pesquisadores atingiram minúsculos jatos de água com um laser de raios-X, um instrumento conhecido como LCLS ou “Linac Coherent Light Source”.

Volume máximo

O som é um pouco como o calor. O zero absoluto é a temperatura mais fria possível porque, quando retiramos toda a energia de um objeto, as moléculas param de se mover e não há mais nenhum ponto abaixo para a temperatura passar.

Há também um limite superior teórico para a temperatura. Você pode aquecer as coisas em centenas de milhões de graus Celsius, mas em algum momento há tanta energia no que é agora um plasma superaquecido que os átomos se rompem. Acrescentar mais energia não aumenta a temperatura; tudo o que acontece é que mais partículas subatômicas são criadas.

O mesmo vale para o som, que é uma onda de pressão. Em zero decibéis, não há onda de pressão. Quanto mais decibéis temos, no entanto, o meio pelo qual o som está passando começa a ceder, e ele não pode ficar mais alto.

O experimento

Foi o que aconteceu quando os pesquisadores apontaram o laser de raios-X para microjatos de água (entre 14 e 30 micrômetros de diâmetro). Quando os curtos pulsos de raios-X atingiram a água, ela se vaporizou e gerou uma onda de choque.

Esta onda de choque viajou através do jato formando “cópias” de si mesma em um “trem de ondas de choque” feito de zonas alternadas de alta e baixa pressão. Em outras palavras, um som subaquático muito alto.

O que a equipe descobriu foi que, uma vez que a intensidade desse som alcançou um certo limite, a água cedeu e se transformou em pequenas bolhas cheias de vapor que imediatamente colapsaram em um processo chamado cavitação.

É um fenômeno também visto em hélices de alta velocidade, ou quando um camarão mantis decide ficar violento (é o soco mais poderoso do reino animal). Isso também significa que, como a pressão na onda sonora gerada por raios-X está logo abaixo do limiar superior possível, ela é tão alta quanto um som subaquático pode ser.

Aplicações

Segundo a equipe americana, essa descoberta tem mais do que apenas valor acadêmico.

Compreender melhor como funcionam esses “trens de ondas de choque” pode levar a maneiras mais eficientes de proteger amostras minúsculas submetidas a análises em escala atômica contra danos, o que seria de grande ajuda no desenvolvimento de novas drogas e materiais.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista científica Physical Review Fluids. [NewAtlas]

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