用X-射线激光喷射微细水流后，研究人员发现左右移动的冲击波离开了充满气泡的区域。
zmescience.com网站5月20日报道，美国研究人员制造出了最响亮的声音。他们用强大的X-射线激光喷射水流，产生的压力波声强超过了270分贝。相关成果发表于《流体物理评论》杂志。
一种声音听起来比另一种声音更响亮的原因在于，前者的声源向听者发送的能量更高。这种能量以变化压力的形式在空气中传递。和其他形式的能量相似，研究人员可以通过测量压力波来客观地确定响度。
声级计以分贝（dB）为单位定义声音强度。dB是由Alexander Graham Bell最先定义的对数音阶。分贝数每增加10dB，就意味着声音强度提高了10倍。因此，100dB的声音比10dB的声音强10亿倍。然而，声音强度与响度并不是对应的。采用对数表计算dB的原因是人类的耳朵正是这样工作的：声音强度每增加10dB，响度只增加1倍。因而，尽管100dB的声音比10dB的声音强10亿倍，但前者的音量却只是后者的512倍。那么，各种级别的声音在现实中是怎样的呢？10dB大约是叶片飘落的声音，40dB是低声交谈发出的声音，100dB是手提钻发出的声音，110dB是喷气式发动机发出的声音。蓝鲸发出的声音最大，它发出的声音接近190dB。
然而，即便是蓝鲸，也在SLAC、斯坦福大学研究人员Gabriel Blaj和罗格斯大学纽瓦克分校研究人员Claudiu Stan制造的超高声音前败下阵来。Blaj等利用SLAC的线性相干光源（LCLS）X-射线激光轰击了直径仅14~30微米的微射流。短脉冲非常强，以至于竟使水蒸发了，产生的冲击波冲过了微射流中交替的高压区和低压区。
一般来讲，声音的大小是有限制的。对于空气而言，声音的极限是194dB，任何超过这个数值的声音，都会使空气“分解”。而在水中，在水分子被破坏之前，声音的极限可以达到270dB。研究人员认为，振幅和强度因波的空化作用破坏了自身传播介质而受到限制。射流中出现的超声波可能是液态水中可以产生的最强声音。在测量精度范围内，初始激波的压力呈指数衰减，并且在较薄的射流中衰减速度更快，衰变长度与射流直径成正比。
Blaj等的超高音除了打破了世界纪录外，还具有一定的实用价值。在未来，Blaj等的发现可以帮助科学家们设计在水射流内部进行原子尺度分析时的微型样品保护方法。
原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：唐林芳
期刊来源：《流体物理评论》
期刊编号：2469-990X
原文链接：https://www.zmescience.com/science/news-science/loudest-sound-0423/
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