Poučka neplatí: Fyzici zjistili, jak se zvuk může přenášet skrz vakuum  
Ne, že by se zvuk mohl šířit ve vakuu, pokud je to opravdu vakuum bez vzduchu. Ale zvukové vlny mohou vakuum „přeskočit,“ pokud jde o prostor s vakuem, který se nachází mezi dvěma piezoelektrickými materiály. Kromě zlomyslné škodolibosti nad zpochybněním učebnicových pouček by objev mohl nalézt praktické uplatnění například v mikromechanice.
Ve vesmíru vás nikdo neuslyší křičet. Kredit: 20th Century Fox.
Ve vesmíru vás nikdo neuslyší křičet. Kredit: 20th Century Fox.

Jen málokterý film se tak povedl se vším všudy, jako Alien Ridleyho Scotta z roku 1979. Syrovou atmosféru kultovního sci-fi hororu podtrhuje i slogan z posterů filmu „In space no can hear you scream,“ který se sám o sobě stal kultem.

 

Maasilta Ilari. Kredit: University of Jyväskylä.
Maasilta Ilari. Kredit: University of Jyväskylä.

Vyjadřuje děs z bezbřehého a nevlídného kosmického prostoru, v němž se mohou ukrývat nevýslovné hrůzy. Vždyť ve vesmíru vás nikdo neuslyší křičet. Každý ví, že se ve vakuu nemůže šířit zvuk, protože tam není vzduch.

 

 

Jenomže to tak úplně neplatí. Ve vakuu sice stále není vzduch, ale fyzici Zhuoran Geng a Ilari Maasilta z výzkumného centra Nanoscience Center finské University of

Skok zvuku přes vakuum. Kredit: Geng & Maasilta (2023), Communications Physics.
Skok zvuku přes vakuum. Kredit: Geng & Maasilta (2023), Communications Physics.

Jyväskylä zjistili, že za jistých okolností se zvuk může spolehlivě přenést přes oblast s vakuem.

 

 

Ukázalo se, že v některých případech může zvuková vlna přeskočit či tunelovat skrz prostor vakua, pokud se nalézá mezi dvěma pevnými piezoelektrickými materiály. Vtip je v tom, že v piezoleketrickém materiálu zvukové vlny, čili vlastně vibrace, vytvářejí elektřinu. Elektrické pole může ve vakuu bez potíží existovat a v tomto případě přenese zvukové vlny.

 

Podle badatelů je klíčové, aby velikost prostoru s vakuem byla menší než vlnová délka přenášené zvukové vlny. Nově pozorovaný jev funguje nejen v oblasti slyšitelného zvuku (cca Hz-kHz), ale rovněž v oblasti ultrazvuku (MHz) i hyperzvuku (GHz). Stačí přizpůsobit velkost prostoru s vakuem.

 

Jak říká Maasilta, ve většině případů je tento jev jen nepatrný. S kolegou ale nalezli i situace, kdy zvuková vlna překoná vakuum se stoprocentní účinností, aniž by ztratila část energie. V běžném měřítku je to spíš kuriozita. Ale podle Maasilty bude možné tento jev využít na úrovni mikromechanických technologií nebo při regulace tepla v elektronice.

 

Video: SUPERTED: thermoelectric detector of light

 

Literatura

University of Jyväskylä 9. 8. 2023.

Communications Physics 6: 178.

Datum: 12.08.2023
Tisk článku

Související články:

Fyzici přinesli nové důkazy, že zvuk má skutečně hmotnost     Autor: Stanislav Mihulka (07.03.2019)
Pořádná rána: Na Stanfordu vytvořili nejhlasitější možný zvuk     Autor: Stanislav Mihulka (19.05.2019)
Casimirova interakce: Kvantové podivnosti protlačí teplo vakuem     Autor: Stanislav Mihulka (02.01.2020)



Diskuze:

Objev se čekal

Karel Petr,2023-08-14 14:28:28

přinejmenším od r. 2019, kdy bylo experimentálně prokázáno vedení tepla vakuovou mezerou prostřednictvím fononů (tedy nikoli sáláním prostřednictvím fotonů). Podrobnosti najdete na https://www.nature.com/articles/s41586-019-1800-4, populární shrnutí na https://phys.org/news/2019-12-energy-space-quantum-weirdness.html. Našel jsem i českou popularizaci na https://sciencemag.cz/teplo-se-diky-kvantovym-jevum-muze-sirit-i-vakuem/.

Odpovědět

Gábor Vlkolinský,2023-08-13 06:54:33

Votrelec a Vesmírna odysea sú snáď jediné filmy v ktorých sú rešpektované fyzikálne zákony vrátane šírenia zvuku vo vákuu.

Odpovědět


Re:

Oldřich Novák,2023-08-13 10:57:20

Neřekl bych, když vidím jak v tom záchranném letounku Ripleyové krásně funguje gravitace...

Odpovědět


Re: Re:

Gábor Vlkolinský,2023-08-13 21:15:27

Umelú gravitáciu ešte znesiem. Obohatenú striptízom.

Odpovědět


Re:

Tempo Rary,2023-08-13 13:00:46

V serii Alien som nikdy nerozdychal koncept tej dvojitej celuste, alebo coho to vlastne. :D

Odpovědět


Re: Re:

Tomáš Černák,2023-08-13 13:55:06

o murénách jsi už slyšel?!

Odpovědět


Re: Re: Re:

Tempo Rary,2023-08-13 14:42:34

Ano. O ich anatomiu som sa vsak nezaujimal.
Vlastne ani teraz, no nasiel som to, na co zrejme narazate, prekvapive, dakujem.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Farynge%C3%A1ln%C3%AD_%C4%8Delist
Su tam tie mureny, aj Votrelec. :)

Odpovědět


Re:

Gábor Vlkolinský,2023-08-13 21:18:41

Ešte ma napadol film Gravitácia.

Odpovědět


Re: Re:

Radoslav Pořízek,2023-08-14 07:44:20

Pokial sa bavime vseobecne o realnosti filmu, tak tam dost vyrusovalo, ako hlavna hrdinka si preskakala (a znicila) na vsetky obyvatelne satelity, lietajuce v roznych vyskach roznymi rychlostami. To naozaj nejde, niekedy na taky manever moze byt potrebny porovnatelny impulz, ako na samotne vynesenie na obeznu drahu.

U mna teda vyhrava film Martan, kde az na tu pustnu burku na Marse a gravitacneho praku Zeme, je cely pribeh vybudovany na realnych problemov. Fascinuje ma, ako je to pritazlive a pozeratelne, aj ked tam fikcie iba zanedbatelne a skoro vsetko je iba "nudna" veda. Obrovske "SCI" a malilinke "fi".

Odpovědět


Re: Re: Re:

Petr Slachta,2023-08-14 08:58:16

No, já to viděl zatím jen v en, a hodně věcí mi tam uteklo.
Například jsem nepochopil tu komunikaci se zemí. Měl jsem pocit, že v tom filmu funguje v reálném čase, ale přitom by vždycky mělo dost dlouho trvat, než by ten signál dorazil má zemi a zpět.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Tempo Rary,2023-08-14 21:24:43

Na film som sa po vynikajucej knihe velmi tesil a Matta Damona "mozem". Aj ked som potom este dodatocne videl aj predlzenu verziu, tak som bohuzial nedostal ten zazitok, aky som mal z knihy. A vadili mi aj urcite zmeny oproti predlohe.

Odpovědět


Re: Re:

Tempo Rary,2023-08-14 21:19:38

Pre zaujimavost, existuje aj tzv. "Silent Space Version" filmu Gravitacia. :)

A "special edition" Blu-ray was released on March 31, 2015. The release includes a "Silent Space Version" of the film which omits the score composed by Steven Price.

Odpovědět

vlnova delka

Jiri Tesitel,2023-08-12 17:03:27

"Podle badatelů je klíčové, aby velikost prostoru s vakuem byla menší než vlnová délka přenášené zvukové vlny."
Delka vlny je ve vakuu definovana jak? Jako ve vzduchu, nebo jako v tom piezoelektrickem materialu?...

Odpovědět


Re: vlnova delka

Josef Hrncirik,2023-08-13 14:25:53

F tom pízo matrošu f nejmódnějším módu: "The mode of the incident wave in this example is chosen to be the slowest quasi-transversal wave (ST), so that there exists a critical incident angle beyond which only one bulk transmitted wave can be found, thus satisfying the general condition for complete tunneling...."
? 2800 m/s; 2 GHz ne topýr a mezera ?vlma/4 = 0,3 um pro ?trans gender resonance.

Odpovědět

Objev pro objev

Ivan Polák,2023-08-12 16:52:59

Je to směšné, přenos zvuku de facto s použitím elektrického pole je to samé jako když ho přenášíme například radiovými vlnami...

Odpovědět


Re: Objev pro objev

Vojta Ondříček,2023-08-13 03:10:43

Také si to myslím.
Ostatně autor připouští, že se jedná o přenos zvuku elektrickým polem.

Co mi na to článku ale absolutně vadí je jeho bombastický nadpis "Poučka neplatí: Fyzici zjistili, jak se zvuk může přenášet skrz vakuum", takže se má na školách snad přestat vyučovat fyzika.

Odpovědět


Re: Re: Objev pro objev

D. Vondrák,2023-08-13 08:58:17

Pokud Vám něco absolutně vadí - co třeba jim místo rozčilování navrhnout lepší? Mně ten nadpis přivedl naopak k přečtení a získání prvotní informace (jinak by mi ta novinka utekla). Za nás, kteří nečteme jen nadpisy, to je absolutně v pohodě.

Odpovědět


Re: Re: Re: Objev pro objev

Vladimír Bzdušek,2023-08-13 13:29:46

Je to vec názoru.
Názov článku tiež určitým spôsobom charakterizuje autora.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Objev pro objev

Tempo Rary,2023-08-13 14:48:31

Suhlasim. Clanky, ktore budu od pana Mihulku, sa mi vacsinou dari zaradit uz podla nazvu, nez si overim autora.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Objev pro objev

Jarda Ticháček,2023-08-14 17:05:41

Možná ano
Jen je třeba si uvědomit, v jakém oboru je autor vzdělán. Dělá co může. A dělá to nad očekávat dobře.

Odpovědět


Re: Re: Re: Objev pro objev

Jirka Naxera,2023-08-14 17:39:38

Lepsi nazev uz ale vymysleli puvodni autori - "Complete tunneling of acoustic waves between piezoelectric crystals".
Proc se nedrzeti toho, tot pro me velika zahada.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Objev pro objev

Vojta Tuser,2023-08-15 23:23:00

Opravdu si myslíte, že by někdo četl článek začínající: "Úplné tunelování akustických vln mezi piezoelektrickými krystaly"? Ptal jsem se dvou kolegů (oba vysokoškoláci) a odpověď byla že ne (jednoho nezajímá tunelování a druhého zase krystaly). Pak jsem jim řekl o přenosu zvuku vakuem a to oba zaujalo. A pokud to tady myslí se zaměřením spíše na studenty, tak bych jim to neměl za zlé.

Odpovědět


Re: Objev pro objev

Radoslav Pořízek,2023-08-14 07:36:25

Presne tak. Je to vlastne iba bezdratovy mikrofon prenasajuci cez vakuum elektromagneticke vlny do bezdratoveho reproduktoru. Mikrofon a reproduktor inziniersky vtipne nahradene piezokrystalmi, ale o ziadnu novu fyziku sa nejedna.

Odpovědět


Re: Re: Objev pro objev

Jirka Naxera,2023-08-14 17:46:19

Tak, a presne tohle je nejvetsi problem, byt i dobre minene popularizace vedy. Z prace, ktera ma nejakou vedeckou a/nebo technologickou hodnotu, prvne to zbulvarizuji soudruzky a dalsi osoby neurcitelneho pohlavi z makretingu dane univerzity, a nasledne to prevezmou (bohuzel az tu PR zpravu) popularizacni servery, obcas si tam dohodeji neco vlastniho.

No a pak se clovek vlastne uz ani nedivi, ze velka cast populace pak prestava verit i tomu, ze je Zeme kulata. Ono z tech PR-popularizaci opravdu neni nijak nelogicke dospet k zaveru, ze ti vedci musej bejt parta prilis dobre placenych hlupaku, bohuzel.

Konkretni priklad zde:

Nazev prace: "Complete tunneling of acoustic waves between piezoelectric crystals"

PR Univerzity: "Physicists at the University of Jyväskylä demonstrate how sound can be transmitted through vacuum"

Prevzata popularizace: "Poučka neplatí: Fyzici zjistili, jak se zvuk může přenášet skrz vakuum"

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz