Kaksoisraon koe nyt myös äänellä

Maailmankuulu Yongin kaksoisraon koe vuodelta 1801 on nyt tehty ensimmäistä kertaa äänelle. Leidenin yliopiston fyysikkojen tutkimus on tuottanut uusia oivalluksia, joita voitaisiin soveltaa 5G-laitteissa ja kehittyvässä kvanttiakustiikan alalla.

Tohtoriopiskelija Thomas Steenbergen sanoo: "Näimme, että ääniaallot käyttäytyvät materiaaleissa samalla tavalla kuin valo, mutta myös hieman eri tavalla. Matemaattisen mallin avulla voimme nyt selittää ja ennustaa tämän käyttäytymisen."

Steenbergen ja hänen kollegansa Wolfgang Löffler halusivat ymmärtää tarkalleen, miten ääni käyttäytyy pienimmässä mittakaavassa. Kaksoisrakokoe tarjoaa tässä arvokasta tietoa.

Kokeessa tutkijat käyttivät gigahertsisiä pinta-akustisia ääniaaltoja (SAW), jotka suunnattiin pieneen materiaaliin: puolijohde-gallium-arsenidiin, jota käytetään usein elektronisissa laitteissa.

Aivan kuten kaksoisrakokokeissa valolla, taakse ilmestyy interferenssikuvio : selvästi näkyy, missä ääni vahvistuu ja missä se kumoutuu.

Mutta tämä koe eroaa tunnetusta optisesta tapauksesta GaAs:lla tapahtuvan SAW:n etenemisen anisotropian vuoksi.

Steenbergen lisää: "Jos katsot tarkasti, näet myös, että kuvio ei ole täysin symmetrinen. Ääniaallot eivät liiku samalla tavalla kaikkiin suuntiin. Aaltojen nopeus riippuu kulmasta, jossa ne kulkevat materiaalin läpi." Kehittämällä matemaattisen mallin tiimi pystyi selittämään nämä erot ja ennustamaan ne tarkasti.

Gigahertsin ääniaaltoja käytetään laajalti televiestinnässä, erityisesti 5G-laitteissa, kuten matkapuhelimissa. Tämä tutkimus tarjoaa uutta tietoa, jota voitaisiin soveltaa näissä teknologioissa sekä muissa ääntä hyödyntävissä mikroelektronisissa laitteissa ja antureissa.

Se tarjoaa myös näkemyksiä kvanttiakustiikan kehittyvälle alalle, jossa pienimmänkin (kvantti)mittakaavan ääniaaltoja käytetään informaation kuljettamiseen. Tällä tavoin vuosisatojen takainen kokeilu avaa jälleen uusia ovia.

Aiheesta aiemmin:

Kvantti-interferenssillä kohti topologia kvanttitietokoneita

Ajan suhteen heijastuvia aaltoja

Einsteinin jalanjäljissä