Es stellte sich heraus, dass man Schall im Vakuum übertragen kann, nur nicht sehr weit

Zum ersten Mal konnten Forscher Schallwellen über extrem kleine Entfernungen zwischen zwei Kristallen im Vakuum übertragen oder „tunneln“.

Wissenschaftler haben erstmals gezeigt, dass sich Schall durch die Leere eines Vakuums ausbreiten kann. Allerdings erfordert der Regelverstoß-Trick besondere Umstände und kann nur über extrem kurze Distanzen durchgeführt werden.

Der ikonische Slogan des Science-Fiction-Films „Alien“ aus dem Jahr 1979 sagt uns: „Im Weltraum kann dich niemand schreien hören.“ Dies basierte auf der Tatsache, dass der Weltraum ein Vakuum ist, eine Region ohne jegliche Teilchen. Schallwellen breiten sich durch Schwingungen durch die Partikel eines Mediums wie Luft oder Wasser von einer Quelle zu einem Empfänger aus. Im luftleeren Raum gibt es also kein Reisemedium. (Der Weltraum ist eigentlich kein totales Vakuum, da er kleine Mengen an Gas, Plasma und anderen Teilchen enthält. Diese Materie ist jedoch von riesigen Flächen der Leere umgeben.)

Doch in einer neuen Studie, die am 14. Juli in der Fachzeitschrift Communications Physics veröffentlicht wurde, zeigten Forscher, dass sich Schall durch ein Vakuum bewegen kann. Unglücklicherweise für Weltraumforscher, die von Außerirdischen gejagt werden, gilt dies nicht für menschliche Schreie.

In dem neuen Experiment übertrugen oder „tunnelten“ Forscher Schallwellen durch ein Vakuum zwischen zwei Zinkoxidkristallen, indem sie die vibrierenden Wellen in Wellen innerhalb eines elektrischen Feldes zwischen den Objekten umwandelten.

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Ein Zinkoxidkristall ist ein piezoelektrisches Material, was bedeutet, dass das Material bei Einwirkung von Kraft oder Wärme eine elektrische Ladung erzeugt. Wenn also Schall auf einen dieser Kristalle einwirkt, erzeugt er eine elektrische Ladung, die nahegelegene elektrische Felder stört. Wenn der Kristall ein elektrisches Feld mit einem anderen Kristall teilt, kann die magnetische Störung durch ein Vakuum von einem zum anderen wandern. Die Störungen spiegeln die Frequenz der Schallwellen wider, sodass der Empfangskristall die Störung auf der anderen Seite des Vakuums wieder in einen Schall umwandeln kann.

Die Störungen können jedoch keine größere Distanz als die Wellenlänge einer einzelnen Schallwelle zurücklegen. Theoretisch funktioniert dies mit jedem Schall, egal wie klein die Wellenlänge dieses Schalls ist, solange der Spalt zwischen den Kristallen klein genug ist.

Die Methode ist nicht immer zuverlässig. In einem großen Prozentsatz der Experimente wurde der Schall nicht perfekt zwischen den beiden Kristallen übertragen: Teile der Welle wurden verzerrt oder reflektiert, als sie das elektrische Feld passierte, stellten die Forscher fest. Gelegentlich übertragen die piezoelektrischen Kristalle jedoch die gesamte Schallwelle perfekt.

—Warum ist der Weltraum ein Vakuum?

—Was würde mit dem menschlichen Körper im Vakuum des Weltraums passieren?

—Was wäre, wenn die Schallgeschwindigkeit so hoch wäre wie die Lichtgeschwindigkeit?

„In den meisten Fällen ist der Effekt [Schallübertragung] gering, aber wir haben auch Situationen gefunden, in denen die volle Energie der Welle mit 100 % Effizienz und ohne Reflexionen durch das Vakuum springt“, sagte die Mitautorin der Studie, Ilari Maasilta, eine Materialphysikerin an der Universität Jyväskylä in Finnland, sagte in einer Erklärung.

Die Entdeckung könnte eines Tages dazu beitragen, mikroelektromechanische Komponenten zu entwickeln, wie sie in Smartphones und anderen Technologien zu finden sind, sagten die Forscher.

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Harry ist ein in Großbritannien ansässiger Mitarbeiter bei Live Science. Er studierte Meeresbiologie an der University of Exeter (Penryn-Campus) und startete nach seinem Abschluss seine eigene Blogseite „Marine Madness“, die er weiterhin zusammen mit anderen Meeresbegeisterten betreibt. Er interessiert sich auch für Evolution, Klimawandel, Roboter, Weltraumforschung, Umweltschutz und alles, was versteinert ist. Wenn er nicht bei der Arbeit ist, schaut man sich Science-Fiction-Filme an, spielt alte Pokémon-Spiele oder rennt (wahrscheinlich langsamer als ihm lieb ist).

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