De la inventarea lor în anii 1960, laserele, care utilizează fascicule puternice și concentrate de lumină, au revoluționat numeroase domenii, de la medicină la industrie și electronică. Cu toate acestea, un nou progres științific ar putea revoluționa în curând înțelegerea noastră asupra laserelor. Cercetătorii lucrează la instrumente capabile să funcționeze nu cu lumină, ci cu sunet.
Laserele tradiționale emit fascicule formate din fotoni. Acești fotoni se mișcă împreună într-un mod sincronizat, având lungimi de undă foarte apropiate. Acest lucru permite laserelor să producă un fascicul de lumină fin și puternic, care poate fi focalizat pe o zonă foarte mică sau poate parcurge distanțe mari fără a-și pierde intensitatea. Pe de altă parte, undele sonore funcționează diferit. Spre deosebire de lumină, sunetul nu se poate propaga în vid. El are nevoie de un mediu precum aerul, apa sau solidele pentru a se propaga. Această diferență fundamentală face mai dificilă crearea unui fascicul sonor concentrate precum un laser. Cu toate acestea, o echipă de fizicieni a făcut un pas important în acest sens. În loc să utilizeze fotoni, ei au folosit particule sonore numite fononi. La fel ca fotonii, fononii se supun legilor mecanicii cuantice și se deplasează în unde. Prin manipularea acestor fononi, oamenii de știință au reușit să producă o rază concentrată de sunet. Rezultatele au fost prezentate într-un articol publicat în revista eLight.
Pentru a obține un laser sonor, ei au suspendat o microsferă de oxid de siliciu cu ajutorul unor raze de lumină, care au provocat vibrații ale sferei și au generat unde sonore. Aceste unde, inaudibile pentru urechea umană, au fost apoi amplificate cu ajutorul unui câmp electric, care a intensificat considerabil sunetul. Controlând acest proces, echipa a reușit să amplifice undele sonore de până la o mie de ori, creând un fascicul sonor care se comportă într-un mod similar cu un laser cu lumină. Această inovație deschide calea către numeroase aplicații practice în diverse domenii. Laserele sonore ar putea fi utilizate în sectoare în care sunetul este mai eficient decât lumina, cum ar fi explorarea subacvatică sau imagistica medicală.
Să luăm, de exemplu, explorarea oceanelor. Cercetătorii folosesc deja undele sonore pentru a cartografia fundul mării, deoarece sunetul se propagă foarte bine în apă. Un laser sonor ar permite o cartografiere mai precisă și mai rapidă prin trimiterea unui fascicul acustic concentrat, capabil să vadă în detaliu adâncurile oceanului. Acest lucru ar putea revoluționa înțelegerea ecosistemelor marine și ar putea conduce la descoperiri științifice majore.
În medicină, laserele sonore ar putea, de asemenea, îmbunătăți tehnologiile actuale de imagistică cu ultrasunete. Ultrasunetele sunt deja utilizate pe scară largă pentru a vizualiza interiorul corpului, însă o rază sonoră mai puternică și mai precisă ar putea îmbunătăți calitatea imaginilor și ar permite un diagnostic și mai rapid și mai precis. Mai mult, această tehnologie ar putea fi utilizată pentru tehnici biomedicale avansate, oferind o nouă modalitate de explorare a țesuturilor vii sau chiar de tratare a anumitor boli cu un grad de precizie care nu a mai fost posibil până acum.
Deși această descoperire este promițătoare, există încă provocări care trebuie depășite înainte ca laserele sonore să devină o tehnologie obișnuită. Pentru moment, experimentele au fost efectuate în condiții foarte controlate, în medii vidate. Acest lucru permite cercetătorilor să măsoare și să amplifice mai bine undele sonore. Următorul pas va fi acela de a găsi modalități de a face această tehnologie să funcționeze în condiții mai realiste, cum ar fi aerul sau apa, unde undele sonore se comportă diferit.
Oamenii de știință sunt optimiști cu privire la potențialul viitor al laserelor acustice. Ei speră că, în următorii ani, această tehnologie va fi suficient de dezvoltată pentru a fi utilizată într-o mare varietate de sectoare, de la explorarea adâncurilor mării la diagnosticarea medicală avansată.
