Escutando no vácuo!

Você já deve ter ouvido falar que o som não se propaga no vácuo, isso é como um mantra para um professor de física. Conhecendo bem os professores, existe a probabilidade de eles terem mencionado que os filmes de ficção científica com som estão fisicamente errados. 

Pois bem, para pequenas distâncias, parece que temos uma quebra deste mantra. Foi publicado um artigo na revista científica Nature no qual os pesquisadores Zhuoran Geng e Ilari Maasilta da Universidade de Jyväskylä, na Finlândia, demonstraram que é possível que ondas acústicas sejam transmitidas de forma completa através de um espaço vazio, ou vácuo, entre dois cristais piezoelétricos. 

Mas, vamos com calma! As ondas sonoras (conhecida pelos físicos como fônons acústicos) são vibrações mecânicas que se propagam, através de um meio material. Em um vácuo, no entanto, não há átomos ou moléculas para transportar a energia da onda. Portanto, é geralmente aceito que ondas acústicas não podem viajar através do vácuo. 

No entanto, se olharmos bem de perto, na escala atômica, podemos ver que as vibrações dos núcleos podem se espalhar mesmo no vácuo, graças às suas interações elétricas. Isso nos faz pensar: será que as ondas sonoras também podem atravessar espaços maiores do que o tamanho de um átomo no vácuo? Esta pergunta é importante, porque com os avanços nas técnicas de experimentos, agora conseguimos criar espaços quase vazios, que têm tamanhos de apenas bilionésimos de metros.  

Algo tão incrivelmente pequeno que é difícil imaginar! A ideia de que as ondas sonoras podem atravessar esses espaços vazios é interessante e tem gerado muitas discussões. Existe um esforço coletivo para entender como isso é possível, e eles olham para coisas como as forças de Casimir e van der Waals, que explicam como as coisas se atraem em espaços muito próximos. Isso tudo ajuda a entender melhor a transferência de calor em situações especiais, quando as coisas estão bem pertinho uma da outra. 

Agora, voltando para o experimento: os cristais piezoelétricos convertem energia mecânica em energia elétrica e vice-versa. Quando uma onda acústica é propagada em um cristal piezoelétrico, ela cria um campo elétrico. Este campo elétrico, por sua vez, pode induzir uma onda acústica em um cristal piezoelétrico adjacente. Sabendo disso, os pesquisadores Geng e Maasilta demostraram que, em certas condições, o campo elétrico induzido pode ser suficientemente forte para transportar a energia da onda acústica através do vácuo. Esse processo é chamado de tunelamento acústico. 

Os pesquisadores demonstraram o tunelamento acústico em cristais de ZnO, que são um tipo comum de material piezoelétrico. Eles mostraram que o tunelamento acústico é possível para uma ampla gama de frequências de ondas acústicas, de áudio a hipersom. 

O túnel acústico pode ter uma variedade de aplicações potenciais. Por exemplo, ele pode ser usado para transmitir energia elétrica ou sinais acústicos através do vácuo. Também pode ser usado para melhorar o isolamento térmico de materiais. Os resultados deste estudo são importantes porque desafiam a crença tradicional de que ondas acústicas não podem viajar através do vácuo e demonstram como a ciência é dinâmica! Além disso, o tunelamento acústico pode ter implicações significativas para a ciência e a tecnologia, abrindo novas possibilidades para o desenvolvimento de dispositivos e sistemas que operam no vácuo. 

*Daniel Guimarães Tedesco é Doutor em Física pela UERJ e professor de Matemática e Física dos cursos de Exatas da Escola Superior de Educação, Humanidades e Línguas no Centro Universitário Internacional Uninter  

*Graziele Aparecida Correa Ribeiro, Mestra em Ensino de Ciência e Tecnologia pela UTFPR e professora Matemática e Física dos cursos de Exatas da Escola Superior de Educação, Humanidades e Línguas no Centro Universitário Internacional Uninter