A seguito di uno studio sulla dinamica dei fluidi, un gruppo di ricercatori ha trovato qualcosa di inaspettato dopo aver esaminato l’interazione tra un laser ultra intenso e un plasma di prova. I risultati, pubblicati su Physical Review Letters, suggeriscono che in un trilionesimo di secondo dal momento in cui il laser colpisce il “bersaglio-plasma”, il plasma si muove rapidamente passando da regioni a densità elevata a zone più stagnanti, a densità più bassa, e in un modo tale che ricorda una specie di ingorgo stradale. Il plasma, che si addensa nella zona di transizione tra le regioni di bassa e alta densità, genera una serie di impulsi di pressione, cioè onde sonore.
Schema dell’apparato sperimentale utilizzato dagli autori per l’esperimento sull’interazione laser-plasma. Credit: A. Adak et al. 2015
Il suono emesso dal plasma viene generato ad una frequenza così elevata che potrebbe stimolare addirittura la curiosità di pipistrelli e delfini. Con una frequenza prossima a un trilione di Hertz, il suono che viene generato raggiunge la frequenza più alta possibile per questo tipo di materiale, pari a circa 6 milioni di volte più elevato di quello che può essere udito dai mammiferi. «Una delle poche regioni in natura dove noi crediamo che questo fenomeno possa avvenire è la superficie delle stelle», spiega John Pasley, del York Plasma Institute al Department of Physics di York e co-autore dello studio. «Quando le stelle accumulano nuovo materiale, esse possono generare un suono in un modo molto simile a quello che viene misurato in laboratorio. Perciò, le stelle potrebbero come dire ‘cantare’ ma poiché sappiamo che il suono non si può propagare nello spazio vuoto, nessuno li può sentire».
La tecnica usata per catturare le onde sonore in laboratorio funziona in modo molto simile all’autovelox. Essa permette agli scienziati di misurare accuratamente, e e su tempi scala inferiori a un trilionesimo di secondo, come si sta muovendo il fluido nel punto in cui viene colpito dal laser. Alex Robinson del Plasma Physics Group presso la STFC’s Central Laser Facility e co-autore dello studio ha sviluppato un modello numerico per generare onde acustiche utilizzate nell’esperimento: «Inizialmente è stato difficile determinare l’origine del segnale associato alle onde acustiche, ma il nostro modello ha prodotto dei risultati confrontabili con i dati sperimentali. Ciò dimostra che abbiamo scoperto un nuovo metodo di generare onde sonore in un fluido in movimento, una situazione simile a quella che potrebbe essere presente nel plasma che circonda le stelle».
Physical Review Letters: A. Adak et al. – Terahertz Acoustics in Hot Dense Laser Plasmas