研究人员用x射线激光轰击微小的水射流，以在水下产生最大可能的声音。（图片来源：Claudiu Stan/Rutgers University Newark）
由斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的科学家Gabriel Blaj领导的研究小组，已经制造出了可能是最大的水下声音。利用SLAC的直线加速器相干光源（LCLS）x射线激光器，研究人员喷射出微小的水射流，产生了令人难以置信的超过270分贝的声压。
这很大声，真的很大声，摇滚音乐也同样大声，那么声音究竟要多大才会是真的太大声呢？令人惊讶的是，噪音的强度确实存在一个上限。
许多上过科学课的人都听说过分贝，它是声音响度的衡量标准。在这个尺度的下限，是人们的听觉极限——比如10英尺外的蚊子的嗡嗡声。55分贝是我们正常对话的音量，闹钟的声音能达到80分贝，链锯则是100分贝，喷气式飞机在100米（330英尺）外起飞时发出的痛苦的声音能达到130分贝。摇滚音乐会的音量可以达到150分贝（你还以为我们在开玩笑呢）。
这就类似于热度。绝对零度是理论上的最低温度，因为一旦你把一个物体的所有能量抽走，分子就会停止运动，温度就再也没有下降的空间了。温度也有一个理论上的上限。你可以把物体加热到几亿度，但在某一时刻，过热的等离子体中有太多的能量，原子就会分解。加入更多的能量，就会产生更多的亚原子粒子。
声音也是如此，它是一种压力波。在零分贝时，没有压力波，但在最大的极限值处，声音传播的介质会开始分解，所以声音就不能再大了。
当研究人员用x射线激光轰击水的微射流（直径在14到30微米之间）时，就发生了这种情况。当短x射线脉冲击中水流时，水会蒸发并产生冲击波。然后，这个冲击波穿过射流，形成由高低气压区交替组成的“冲击波序列”。换句话说，是非常大的水下声音。
研究团队发现，一旦这种声音的强度超过一定的阈值，水就会分解，变成充满蒸汽的小泡沫，在一个成为空化的过程中立即破裂。这种现象也会出现在高速螺旋桨上，或者当一只螳螂决定变得凶猛的时候。这也意味着，由于x射线产生的声波的压力刚好低于分解的阈值，所以它的声音和水下声音一样大。
研究小组认为，这一发现不仅仅是学术上的价值。通过更好地了解这些冲击波序列的工作原理，或许可以找到保护在水射流内部进行原子尺度分析的微型样本不受损害的方法，这对于开发更好的药物和材料有很大的帮助。
作者：李彤馨/编译
