Het is niet het geluid van een enorme aardbeving onder water, en het is ook niet het geluid van een pistoolgarnaal die harder klauwt dan een Pink Floyd-concert. Het is in feite het geluid van een kleine waterstraal - ongeveer de helft van de breedte van een mensenhaar - die wordt geraakt door een nog dunnere röntgenlaser.
Je kunt dit geluid niet echt horen, omdat het is gemaakt in een vacuümkamer. Dat is waarschijnlijk het beste, aangezien deze rammelende drukgolven met ongeveer 270 decibel nog luider zijn dan NASA's luidste raketlancering ooit (die ongeveer 205 decibel meet). Je kunt echter de microscopisch verwoestende effecten van het geluid in actie zien, dankzij een reeks ultra-slow-motion video's die zijn opgenomen in het SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Californië, als onderdeel van een nieuwe studie.
In de video hierboven, die werd gefilmd in ongeveer 40 nanoseconden (40 miljardste van een seconde), splitst de pulserende laser de waterstraal onmiddellijk in tweeën, waardoor de vloeistof die hij aanraakt, verdampt terwijl krachtige drukgolven naar beide kanten van de straal wiebelen. Deze golven creëren meer golven en, met ongeveer 10 nanoseconden in, ontstaan aan weerszijden van de holte bruisende zwarte wolken van instortende bellen.
Volgens Claudiu Stan, een natuurkundige aan de Rutgers University in Newark, New Jersey, en een van de co-auteurs van de studie, vertegenwoordigen deze drukgolven waarschijnlijk het hardst mogelijke onderwatergeluid. Als het nog luider was, zou het geluid 'de vloeistof eigenlijk koken', vertelde Stan aan WordsSideKick.com - en als het water eenmaal kookt, heeft het geluid geen medium om doorheen te gaan.
Waarom proberen een geluid te ontdekken dat zijn eigen medium uit elkaar haalt? Volgens Stan zou het begrijpen van de grenzen van onderwatergeluid onderzoekers kunnen helpen bij het ontwerpen van toekomstige experimenten.
Wetenschappers schorsen regelmatig kleine stukjes intrigerende materie - bijvoorbeeld een specifiek type eiwitkristal - in vloeibare stralen en blazen ze op met lasers om hun chemische eigenschappen te bepalen. Als wetenschappers precies weten hoe intens een laserpuls kan zijn zonder per ongeluk de vloeistof te vernietigen, zou dat de manier waarop deze experimenten worden uitgevoerd, kunnen verbeteren, zei Stan. Dat geldt met name voor studies waarbij wetenschappers monsters van materiaal raken met krachtige stralen om het materiaal te testen structurele integriteit.
"Dit onderzoek kan ons helpen in de toekomst te onderzoeken hoe microscopische monsters zouden reageren wanneer ze sterk worden getrild door onderwatergeluid", zei Stan.
Het is niet de eerste keer dat SLAC-onderzoekers deze röntgenlaser gebruiken om de grenzen van de natuurkunde te testen. In een studie uit 2017 gebruikten onderzoekers dezelfde laser om de elektronen uit een atoom te blazen, waardoor een "moleculair zwart gat" ontstond dat alle beschikbare elektronen uit nabijgelegen atomen opzoog. Samen genomen, leiden die studie en de nieuwe tot één onaantastbare conclusie: lasers zijn echt heel cool.
