Στη φυσική, τι είναι ένα φωνητικό;

Ένα φωνητικό είναι μια ποσότητα ενέργειας που βρίσκεται μέσα σε δόνηση.Αυτά είναι παρόντα σε όλα τα αντικείμενα που δονούν ενεργά, όπως κρύσταλλοι χαλαζία.Ένας τρόπος για να εξεταστεί ένα φωνητικό είναι ένα σωματίδιο αντήχησης μέσα σε ένα κύμα.Ακριβώς όπως ένα φωτόνιο είναι ένα κβαντικό σωματίδιο μέσα σε ένα φως, ένα φωνητικό είναι ένα σωματίδιο μέσα σε ένα ηχητικό κύμα.Ο όρος φωνών προέρχεται από την ελληνική λέξη τηλέφωνο, που σημαίνει ήχο ή φωνή.

Ο Ρώσος φυσικός Igor Tamm πιστώνεται με την πρώτη θεωρητική την έννοια των φωνών.Δεδομένου ότι η έννοια αυτή εισήχθη το 1932, αυτές οι ποσότητες έχουν ενσωματωθεί στον κλάδο της φυσικής που είναι γνωστή ως κβαντική μηχανική.Είναι μέρος της αναδυόμενης και συνεχούς έρευνας στη φυσική.Ένα φωνόνι συχνά ταξινομείται ως ένα quasiparticle ή συλλογική διέγερση, πράγμα που γενικά σημαίνει ότι μπορεί να παρατηρηθεί ως ένα φαινόμενο αλλά δεν εξάγεται ειδικά ως μεμονωμένο φυσικό αντικείμενο.

Τα φωνόνια δεν συμπεριφέρονται ως ανεξάρτητα σωματίδια, αλλά αλληλεπιδρούν με άλλα φωνόνια μέσαένα αντικείμενο.Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί ομάδες φωνών να σχηματίσουν αλυσίδες ή δομές πλέγματος.Ένα φωνητικό είναι σε θέση να μεταφέρει την ενέργειά του στην επόμενη στην αλυσίδα.Ένα μακρύ πλέγμα ή ομάδα αυτών είναι σε θέση να μεταφέρει συνεχή ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας ή θερμότητας.

Η κατανόηση της συμπεριφοράς των φωνών παρατηρείται από πολλούς θερμοδυναμικούς εμπειρογνώμονες ως το κλειδί για τη δημιουργία πολύ αποτελεσματικών υλικών διεξαγωγής ή μονωτικών υλικών.Η υψηλή αγωγιμότητα είναι σημαντική στους τομείς της επιστήμης των υπολογιστών και της αποθήκευσης ισχύος, ενώ η ακραία μόνωση είναι χρήσιμη για προστατευτικά υλικά.Η έρευνα συνεχίζεται, καθώς ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα χρήσιμα υλικά μπορούν να κατασκευαστούν ως αποτέλεσμα της μελέτης του τρόπου λειτουργίας και αλληλεπίδρασης των φωνημάτων.

Οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) δημιούργησαν ένα τέτοιο υλικό το 2010. Οι εμπειρογνώμονες του MIT συνδυάζονται διάφορα στρώματαδιαφορετικού κρυστάλλιου υλικού σε ένα μοτίβο που σχεδιάστηκε για να αντικατοπτρίζει τα φωνόνια.Κατά τη διάρκεια του πειράματος, το κρυστάλλινο υλικό σταμάτησε επιτυχώς την κίνηση των φωνών και τους προκάλεσε να αντανακλούν ή να αναπηδήσουν προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Η έρευνα φωνών μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη πρακτικών εξελίξεων στο μέλλον.Μερικά παραδείγματα εφευρέσεων που είναι δυνατές με χειρισμό φωνημάτων περιλαμβάνουν προστατευτική θερμική θωράκιση για διαστημόπλοια, ανώτερη μόνωση για ψύξη κρύου περιβάλλοντος και συλλέκτες ενέργειας για φορητές συσκευές.Η επιτυχής χειραγώγηση μπορεί να οδηγήσει σε επιστημονικές ανακαλύψεις παρόμοιες με την ταχεία ανάπτυξη σε ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης, όπως τα τρανζίστορ κατά το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα.