顛覆舊有聲波認知！科學家發現一種新型聲波，有望開發出科技新應用

你能想像聲波的傳播方式可以與光波一樣嗎？近日，香港城市大學的科研團隊報告發現了一種新型聲波：這種聲波在空氣中傳播時，不僅會像橫波般振動，而且還像光一樣能同時攜帶自旋和軌道角動量。

科學家表示，這一嶄新發現打破了一直以來對聲波的看法，為開發聲波通訊、聲波傳感及成像等科技應用，開辟了全新的道路。

在物理課本中，空氣中的聲波是一種縱波。但是在最近的新研究中，科學家首次證明了在特定條件下，空氣中可以傳播橫聲波。研究作者王書波博士說：“聲波之所以是縱波，是因為空氣或液體中沒有剪應力。他一直在探索是否有可能產生橫聲波，當中需要人工構造剪應力。”

因此，在研究過程中，他設想假如空氣被分割成超原子，即將特定體積的空氣限制在亞波長的小型諧振器內，就可能會產生剪應力。而這些空氣“超原子”的集體運動，可以在宏觀尺度上產生橫向振動的聲波，即橫聲波。

王博士通過巧妙設計出一種叫做微極超材料的人工物料，成功地創造出了超原子。理論計算顯示，這些空氣“超原子”的集體運動確實產生了剪應力，繼而在這種超材料內部產生了具橫聲波。

實驗結果證明，無論空氣中還是流體中的聲波，在特定條件下都可以轉換為橫波，并且可以像光波一樣帶有完整的矢量特性。研究人員表示，未來可通過調控這些額外的矢量特性，將更多的數據編進到橫聲波之中，以打破依賴普通聲波的傳統聲學通訊技術的瓶頸。

該研究論文題為“Spin-orbit interactions of transverse sound”，已發表在《自然通訊》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26375-9

標簽： 聲波 科技