Un equipo de científicos creen que se trata del sonido subacuático más alto posible, un sonido tan poderoso que puede vaporizar el agua al contacto.

No es el sonido de un terremoto submarino masivo, ni es el sonido de un camarón pistola disparando sus garras más fuerte que un concierto de Pink Floyd. De hecho, es el sonido de un chorro de agua diminuto, aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano, al ser golpeado por un láser de rayos X aún más delgado.

Realmente no puedes escuchar este sonido, porque fue creado en una cámara de vacío. Probablemente sea lo mejor, considerando que es de aproximadamente 270 decibelios, estas ondas de presión retumbantes son incluso más fuertes que el lanzamiento de cohete más fuerte de la NASA (que mide unos 205 decibelios).

Sin embargo, puedes ver los efectos devastadores microscópicos del sonido en acción, gracias a una serie de vídeos a cámara ultra lenta grabados en el SLAC National Accelerator Laboratory en Menlo Park, California, como parte de un nuevo estudio.

Después de disparar pequeños chorros de agua con un láser de rayos X, los investigadores observaron cómo los trenes de ondas de choque que se mueven a la izquierda y a la derecha se alejaban de las regiones llenas de microburbujas. Crédito: Claudiu Stan / Rutgers University Newark

Sonido vaporizante

En la animación de arriba, que se filmó en aproximadamente 40 nanosegundos (40 mil millonésimas de segundo), el láser pulsante divide el chorro de agua de inmediato en dos, vaporizando el fluido que toca mientras envía poderosas ondas de presión que se tambalean a ambos lados del chorro. Estas ondas crean más ondas y, en aproximadamente 10 nanosegundos, se forman nubes negras de burbujas que colapsan en cada lado de la cavidad.

Según Claudiu Stan, físico de la Rutgers University en Newark, Nueva Jersey, y uno de los coautores del estudio, estas ondas de presión probablemente representan el sonido subacuático más alto posible. Si fuera más alto, el sonido «en realidad herviría el líquido», dijo Stan, y una vez que el agua hierve , el sonido no tiene medio para pasar.

¿Por qué intentar descubrir un sonido que separa su propio medio? Según Stan, comprender los límites del sonido subacuático podría ayudar a los investigadores a diseñar futuros experimentos.

Los científicos suspenden regularmente pequeños trozos de materia intrigante (por ejemplo, un tipo específico de cristal de proteína, por ejemplo) en chorros de fluido y los bombardean con láser para determinar sus propiedades químicas. Si los científicos saben exactamente qué tan intenso puede ser un pulso láser sin destruir accidentalmente el líquido, eso podría mejorar la forma en que se realizan estos experimentos, dijo Stan. Eso es particularmente cierto para los estudios donde los científicos golpean muestras de material con rayos de alta potencia para probar la integridad estructural del material.

Stan dijo:

Esta investigación puede ayudarnos a investigar en el futuro cómo responderían las muestras microscópicas cuando el sonido subacuático las haga vibrar con fuerza”.

Esta no es la primera vez que los investigadores de SLAC utilizan este láser de rayos X para probar los límites de la física. En un estudio de 2017, los investigadores usaron el mismo láser para expulsar los electrones de un átomo, creando un «agujero negro molecular» que absorbió todos los electrones disponibles de los átomos cercanos. Tomados en conjunto, ese estudio y el nuevo dan como resultado una conclusión indiscutible: los láseres son realmente, realmente geniales.

El nuevo estudio se publicó el 10 de abril en la revista Physical Review Fluids.