تحت الماء.. علماء يصنعون أعلى صوت ممكن في التاريخ

تمكن فريق بحثي في “مسارع ستانفورد الخطي الوطني” (سلاك) من إنتاج موجات صوتية تحت الماء بلغت من القوة بحيث أمكنها بسهولة أن تتسبب في رفع حرارة الماء إلى درجة الغليان، بمجرد تعرضه لموجة صوتية واحدة فقط، متفوقة بسهولة على صوت انطلاق الصواريخ.

ووفقا للنتائج، التي نشرت مؤخرا في دورية “فيزيكال ريفيو فلويدز”، فإن ما أنتجه باحثو “سلاك” يقف تقريبا عند الحد النظري الأقصى لأعلى صوت يمكن إنتاجه تحت سطح الماء.

ما الصوت؟
ولغرض الفهم، يمكن أن نبدأ مما تعنيه موجات الصوت، فحينما تتحدث مع صديق يندفع الصوت من فمك ليتسبب في اهتزاز جزيئات الهواء فيما بينكما، يستمر هذا الاهتزاز في شكل انضغاط وتخلخل لجزيئات الهواء، حتى يصل إلى صديقك.

يشبه الأمر أن تضع قطع الدومينو متجاورة لمسافة طويلة، ثم تلمس أول قطعة فتنطلق موجة تساقط قطع الدومينو شيئا فشيئا.

الأمر كذلك هو ما يحدث داخل الماء، لكن ما يحدث هو أن الصوت ينتقل خلال جزيئات الماء بدلا من الهواء. الحيتان تفعل ذلك ببساطة حينما تطلق إشارات صوتية تسافر عبر جزيئات الماء لمسافة مئات الكيلومترات، عبر انتقال اهتزاز جزيئات الماء فقط.

الغوص بين الخلايا
وبحسب الدراسة، فإن فريق “سلاك” لم يكن يهدف بالأساس إلى إنتاج أعلى صوت ممكن تحت الماء، بل كان الهدف هو اختبار مدى تأثير نبضات الليزر الحديثة فائقة القوة في العينات البيولوجية.

وللتوضيح فإنه كي يتمكن الليزر من التقاط صور دقيقة للبروتينات والفيروسات والخلايا الصغيرة جدا، على سبيل المثال، فإنه يضربها أولا ثم ينعكس إلى الميكروسكوب لطباعة الصورة، ولكن المشكلة أن قوة النبضة ربما تؤثر في العينة وتتلفها.

لهذا السبب استخدم الفريق تلك النبضات لضرب عينة مائية تحوي أشكالا متنوعة من الحياة من أجل اختبار مدى تأثر العينات الحية بتلك النبضات الحديثة التي يتوقع أن تدخل في صناعة الميكروسكوبات الأكثر دقة.

ميكروسكوبات جديدة
لكن نتائج تلك التجارب، بحسب الدراسة الجديدة، أدت إلى إتلاف المكونات الحيوية التي ضربتها الموجات الصدمية الأولى لضربات الليزر، وذلك لأنها تكرر ذاتها على طول خط الضربة ما يصنع قطارا من الضربات المتتالية.

وتساعد نتائج تلك الدراسة في توجيه الأبحاث المستقبلية من أجل تصميم العينات بصورة أكثر قدرة على مقاومة نبضات الليزر، وإن حدث ذلك فإنه سوف يفتح بابا جديدا لميكروسكوبات أكثر دقة مما يمكن أن يتصوره عقل بشري.