Som se propaga no vácuo através de transmissão de ondas acústicas
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper |
O som viajou através do vácuo pela primeira vez graças a um experimento com cristais piezoelétricos. Embora esse método transporte as ondas sonoras apenas por distâncias bem curtas, o fenômeno pode abrir portas para novas tecnologias de determinados componentes eletrônicos.
As ondas sonoras são um tipo de energia mecânica que se propaga por um meio com partículas que podem transmitir essa energia, como o ar, líquidos, gases e alguns materiais sólidos. É essencial que essas partículas estejam suficientemente próximas umas das outras, de modo que possam levar a energia adiante.
Partículas estão presentes em praticamente todo o espaço — por isso, não existe vácuo perfeito —, mas geralmente estão separadas por grandes distâncias, que impedem a propagação das vibrações (o mesmo não acontece com a luz por se tratar de ondas eletromagnéticas, e não mecânicas). Em outras palavras, o som não se propaga no espaço.
Entretanto, um experimento conduzido por Zhuoran Geng e Ilari Maasilta, do Centro de Nanociências da Universidade de Jyväskylä, provou que um truque pode conduzir o som através do vácuo: basta utilizar materiais piezoelétricos, ou seja, cristais capazes de converter pressão mecânica em tensão elétrica e vice-versa.
A piezoeletricidade é um recurso importante para várias tecnologias com diversas aplicações, desde a agulha de um toca-discos, microfones e os captadores de violão acústico, até aparelhos de ultrassom. Eles funcionam pela interação entre a força mecânica e o estado elétrico, mas apenas por meio de materiais cristalinos com as propriedades corretas.
No experimento do novo estudo, a dupla de pesquisadores utilizou dois cristais de óxido de zinco afastados por uma curta distância no vácuo. Ao sofrer uma pressão, como a aplicação de ondas sonoras, os cristais criam uma carga elétrica que interrompe os campos elétricos próximos.
O processo pode converter o som em carga elétrica no primeiro cristal, enquanto o segundo converte essa mesma carga elétrica em pressão. Isso porque as interrupções dos campos elétricos refletem a frequência das ondas sonoras originais, e são transformadas em som do outro lado do vácuo.
Isso funciona em qualquer tipo de som, ou seja, na faixa de frequências de áudio (Hz-kHz), frequências de ultrassom (MHz) e de hipersom (GHz). Entretanto, há uma limitação: a distância entre os cristais deve ser menor que o comprimento da onda sonora a ser transmitida.
Além disso, o método ainda não é 100% eficiente, já que “na maioria dos casos, o efeito [do som transmitido] é pequeno”, segundo Maasilta, embora algumas situações “toda a energia da onda salta pelo vácuo com 100% de eficiência, sem nenhuma reflexão”.
Os resultados foram publicados na Nature.
Fonte: Nature, Universidade de Jyväskylä