En el mundo de la física, los sonidos ultrasónicos han sido un campo de estudio fascinante por su capacidad de generar enormes cantidades de energía a través de ondas de presión. Un equipo de investigadores en el SLAC National Accelerator Laboratory logró lo que se considera el sonido más fuerte registrado bajo el agua: alcanzaron un impresionante nivel de 270 decibelios. Este nivel de intensidad es mucho mayor que cualquier sonido producido en la Tierra, como el lanzamiento de un cohete o incluso la erupción del volcán Krakatoa, que se estima alcanzó 180 dB.
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Este hallazgo, documentado en el estudio “Generation of High-Intensity Ultrasound Through Shock Propagation in Liquid Jets”, presentó un hito en la física de ondas de choque. Un logro que plantea interesantes preguntas sobre los efectos que estas ondas podrían tener en su entorno, incluyendo si este tipo de sonido podría llegar a ser letal para los seres humanos.
¿Cómo medimos la intensidad del sonido?
El sonido no es más que la propagación de ondas de presión a través de un medio, ya sea aire, agua o incluso sólidos. Estas ondas pueden variar en intensidad y frecuencia. Van desde una leve conversación hasta el estruendo ensordecedor de un motor a reacción. La escala de decibelios (dB) mide la intensidad del sonido. En esta escala, un aumento de 10 dB implica que el sonido es 10 veces más fuerte.
A partir de 120 decibelios, el oído humano comienza a sentir dolor, y a niveles cercanos a 180 dB, como el ruido de un cohete despegando, el sonido puede causar daños físicos en el cuerpo.
Algunos ejemplos sobre la intensidad de los db:
- 0 dB: Umbral de audición. El sonido más bajo que un oído humano promedio puede detectar.
- 10 dB: Susurro muy suave.
- 30 dB: Biblioteca tranquila.
- 60 dB: Conversación normal.
- 80 dB: Tráfico pesado.
- 100 dB: Concierto de rock.
- 120 dB: Umbral del dolor.
En el experimento del SLAC, las ondas sonoras alcanzaron los 270 dB, lo que generó un fenómeno de cavitación en el agua, creando burbujas de vapor que colapsaban violentamente.
¿Puede matar el sonido?
El sonido puede ser mortal si alcanza niveles extremadamente altos. A 270 decibelios, las ondas sonoras bajo el agua no solo son capaces de romper tejidos biológicos, sino que también podrían causar una implosión en el cuerpo humano debido a la presión extrema. A esta intensidad, las ondas sonoras generan un fenómeno conocido como cavitación, en el que el agua literalmente se rompe en burbujas de vapor. Cuando estas burbujas colapsan, liberan una energía tan potente que puede destrozar los tejidos y órganos internos de cualquier ser vivo.
El menor de los problemas del sonido generado en este experimento son los daños auditivos permanentes si una persona estuviera cerca. El asunto se pone más feo: afectaría gravemente los pulmones y otros órganos internos en cuestión de milisegundos. No valdría con ponerse las manos en los oídos para protegerse.
El misterioso fenómeno llamado cavitación
Uno de los fenómenos más curiosos que ocurren a niveles de sonido tan altos es la cavitación. Este proceso se produce cuando una onda de presión negativa crea burbujas en el agua que, al colapsar, liberan enormes cantidades de energía. En el experimento realizado por el equipo del SLAC, se observaron estos efectos al lanzar un pulso de láser de rayos X sobre un chorro de agua, provocando la formación de ondas de choque y cavitación.
Este efecto tiene aplicaciones más allá de la simple observación científica. La cavitación es capaz de destruir materiales y puede ser utilizada en diversos campos, desde la limpieza ultrasónica hasta la medicina, donde se utiliza para destruir tejidos enfermos sin necesidad de cirugía invasiva.
¿Cómo se logró crear el sonido más potente del mundo?
El experimento se llevó a cabo en el Linac Coherent Light Source (LCLS), un acelerador de partículas que utiliza rayos X ultrapotentes. Al impactar un chorro de agua con estos rayos, los investigadores lograron crear una onda de choque cilíndrica que se propagó a través del líquido, generando una secuencia de ondas de presión alternadas. Estas ondas alcanzaron intensidades extremas, llegando a romper el medio por el que se propagaban.
El diseño experimental fue clave para lograr estos resultados. Los chorros de agua eran tan pequeños como 20 micrómetros de diámetro, lo que permitió una mayor concentración de energía y una propagación más efectiva de las ondas de choque.
Los sonidos extremos de la naturaleza
Aunque este experimento marca un hito en la generación de sonidos bajo el agua, no es la única fuente de sonidos extremos en el mundo natural y artificial. Un ejemplo famoso es la explosión del volcán Krakatoa en 1883, cuyo sonido alcanzó los 310 dB y fue escuchado a más de 5.000 kilómetros de distancia. En comparación, los 270 dB generados en laboratorio no se propagan de la misma manera en el espacio abierto, pero son igual de devastadores en su entorno inmediato.
Otro sonido notable en la naturaleza proviene de los cachalotes, cuyos clics pueden alcanzar hasta 230 dB. Aunque menor en comparación, su capacidad para generar estos sonidos extremadamente altos es esencial para su ecolocación en las profundidades oceánicas.
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