Agencias/Ciudad de México.- Físicos de la Universidad de Jyväskylä (Finlandia) han demostrado que en ciertas situaciones, el sonido puede transmitirse con fuerza a través de una región de vacío.
En un artículo reciente publicado en Communications Physics, los físicos Zhuoran Geng e Ilari Maasilta muestran que, en algunos casos, una onda de sonido puede saltar o “hacer un túnel” completamente a través de un espacio de vacío entre dos sólidos si los materiales en cuestión son piezoeléctricos. En dichos materiales, las vibraciones (ondas de sonido) también producen una respuesta eléctrica y, dado que un campo eléctrico puede existir en el vacío, puede transmitir las ondas de sonido.
Physicists at the University of Jyväskylä demonstrate how sound can be transmitted through vacuum https://t.co/XYqFVEdBru
— Owen Gregorian (@OwenGregorian) August 14, 2023
El requisito es que el tamaño del espacio sea más pequeño que la longitud de onda de la onda de sonido. Este efecto funciona no solo en el rango de frecuencias de audio (Hz-kHz), sino también en frecuencias de ultrasonido (MHz) e hipersonido (GHz), siempre que la brecha de vacío se reduzca a medida que aumentan las frecuencias.
“En la mayoría de los casos, el efecto es pequeño, pero también encontramos situaciones en las que toda la energía de la onda salta a través del vacío con una eficiencia del 100 %, sin reflejos. Como tal, el fenómeno podría encontrar aplicaciones en componentes microelectromecánicos (MEMS, tecnología de teléfonos inteligentes) y en el control del calor”, dice en un comunicado la profesora Ilari Maasilta del Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyväskylä.
En conclusión, han demostrado analítica y numéricamente que es posible que las ondas acústicas hagan un túnel por completo a través de un espacio de vacío entre dos sólidos piezoeléctricos, hasta tamaños de espacio de aproximadamente una longitud de onda. Demostramos que tal tunelización completa, con transmisión de potencia unitaria, es posible solo si se excita un modo masivo parcial transmitido, siendo el mismo modo que la onda incidente. Derivamos una condición de túnel de resonancia simple para el efecto de túnel completo y demostramos su validez y rango de aplicabilidad con ejemplos numéricos para cristales de ZnO rotados arbitrariamente. Como este es un efecto fuerte y no raro, podría tener un impacto en los futuros dispositivos de ondas acústicas, así como en otras áreas de aplicación relacionadas con los fonones, como el control del transporte de calor, la optomecánica y la ciencia de la información cuántica.
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