科学家在水下制造了一种声音 连自己都害怕

由SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家Gabriel Blaj领导的团队已经产生了可能是迄今为止最大的水下声音。研究人员使用SLAC的Linac相干光源（LCLS）X射线激光器轰击微小的水射流，创造超过270分贝的令人难以置信的声压。

这是一个非常响亮的，超越摇滚音乐会的声音。不过令人惊讶的是，噪声的强度有一个实际的上限。

大多数参加过科学课程的人都听说过分贝音阶，它可以测量声音的响度。在音阶的最低端，是人类听觉的极限 - 比如10英尺外的蚊子嗡嗡声。55分贝是我们正常说话的声音，闹钟的声音达到80分贝，电锯工作时可以制造100分贝的噪音，而喷气客机在距离100米时就可以听到130分贝巨响，而摇滚音乐会的声音会达到150分贝，没错比客机声音还大。

奇怪的是，在空气中，声音最大不能超过大约194分贝，而在水中大约是270分贝。

这有点像热力学上的知识：绝对零度是最冷的温度，因为一旦你从物体中抽出所有能量，分子就会停止运动，温度便无处可去。当然，温度也有理论上限。你可以将物质加热到数亿度，但在某些时候，过热等离子体中的能量就会被原子分解，随后增加更多能量，所有发生的事情都只能是产生更多的亚原子粒子。

声音也是如此，这是一种压力波，在零分贝时，没有压力波，但在另一端，声音传播的介质开始分解，因此它不会变得更响亮响亮。

研究人员用X射线激光器摧毁微喷射水流（直径在14到30微米之间）时，就会发生这种情况。当短X射线脉冲撞击水时，它会蒸发并产生冲击波。然后，这个冲击波穿过喷射器并在由高压和低压交替区域组成的“冲击波列车”中形成自身的副本。换句话说，一个非常响亮的水下声音。

该团队发现，一旦声音的强度超过一定的阈值，水就会破裂并变成小气泡，这些气泡会在一个叫做气蚀的过程中立即坍塌。这种现象在高速螺旋桨中也可见，在虾蛄（皮皮虾）向甲壳类动物发起进攻时也有这一现象。因为X射线产生的声波中的压力刚好低于分离阈值，这个时候的水下声音会变得最为响亮。

这一发现不仅具有学术价值，同时也有可能找到方法来保护在水射流内进行原子尺度分析的微型样品免受损坏，这对开发更好的药物和材料有很大帮助。

该研究发表在Physical Review Fluids上。