أول دليل علمي على سفر الصوت عبر الفراغ.
قال عالما فيزياء إنهما اكتشفا «أول دليل علمي دامغ يثبت ان الصوت يسافر عبر الفراغ».
ويفيد الدكتور زورانغ زينغ وزميله الدكتور لاري ماسيلتا من جامعة يوفاسكيلا بفنلندا بـ«أن النتائج التي توصلا إليها تمثل أول دليل دامغ على وجود نفق صوتي كامل في الفراغ. ولتحقيق ذلك، سنحتاج إلى مادتين كهرضغطية قادرة على تحويل الحركات إلى جهد كهربائي (والعكس صحيح). ويجب فصل الكائنات عن طريق فجوة أصغر من الطول الموجي للصوت الذي نريد إرساله»، وذلك وفق ما نقل موقع «ساينس إليرت» العلمي عن مجلة «فيزياء الاتصالات».
وكان العلماء بدأوا فقط في التحقيق بهذه الظاهرة أخيرًا نسبيًا، ما يعني أننا لا نملك حتى الآن فهمًا جيدًا لكيفية عملها.
ويعمل ماسيلتا على إصلاح ذلك؛ أولاً من خلال وصف شكلي لدراسة الأنفاق الصوتية، والآن من خلال تطبيقها.
ومن أجل الانتشار، يتطلب الصوت وسيطًا للتنقل خلاله. حيث يتولد الصوت عن طريق الاهتزازات، ما يؤدي إلى اهتزاز الذرات والجزيئات الموجودة في الوسط؛ هذا الاهتزاز ينتقل إلى الجسيمات المجاورة. إذ نشعر بهذه الاهتزازات عبر غشاء حساس في آذاننا. وان الفراغ المثالي هو الغياب التام للوسيط.
فإذا وضعت ضغطًا ميكانيكيًا على بلورة فسوف ينتج عنها مجال كهربائي. وإذا عرّضت البلورة إلى مجال كهربائي، فسوف تتشوه البلورة. وهذا ما يعرف بالتأثير الكهروإجهادي العكسي. إذ يؤدي اهتزاز الصوت إلى إجهاد ميكانيكي. وباستخدام أكسيد الزنك كبلورات كهرضغطية، وجد زينغ وماسيلتا أن البلورة يمكنها تحويل هذا الضغط إلى مجال كهربائي إذا تم استيفاء شروط معينة. وإذا كانت هناك بلورة ثانية ضمن النطاق الأول، فيمكنها تحويل الطاقة الكهربائية مرة أخرى إلى طاقة ميكانيكية.
وللقيام بذلك، يجب فصل البلورتين بفجوة لا تزيد على طول الموجة الصوتية الأولية. وطالما تم قياس فجوة الفراغ وفقًا لذلك، يمكن حتى للترددات فوق الصوتية أن تسافر عبر الفراغ بين البلورتين.
ولأن هذه الظاهرة مماثلة للتأثير الميكانيكي الكمومي للحفر النفقي، فإن نتائج البحث يمكن أن تساعد العلماء في دراسة المعلومات الكمومية، بالإضافة إلى مجالات الفيزياء الأخرى.
ويخلص ماسيلتا الى القول «في معظم الحالات، يكون التأثير ضئيلًا، لكننا وجدنا أيضًا مواقف تنتقل فيها الطاقة الكاملة للموجة عبر الفراغ بكفاءة 100 في المائة دون أي انعكاسات. وعلى هذا النحو، يمكن للظاهرة أن تجد تطبيقات في المكونات الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS تكنولوجيا الهواتف الذكية) وفي التحكم بالحرارة».
