الليزر والصوت والدخان: السباق لإعادة ابتكار سماعات التصوير بالرنين المغناطيسي

تخيّل أنك مستلقٍ داخل جهاز رنين مغناطيسي يطنّ، وأعصابك مشدودة، وبدلًا من موسيقى مكتومة تُضخ عبر أنابيب مطاطية، تسمع صوتًا فائق النقاء - لا تنقله أسلاك، بل حزم ضوء غير مرئية. يبدو الأمر كخيال علمي، لكن مُجرّبًا فضوليًا يُعرف باسم [SomethingAboutScience] يحوّل هذه الرؤية إلى واقع، مستخدمًا الليزر لبناء نوع جديد من مكبرات الصوت. لكن كيف يعمل ذلك - وهل هو آمن؟

السماعات القياسية لا يمكنها الصمود في الحقول المغناطيسية الشديدة لأجهزة الرنين المغناطيسي - فالأسلاك قد تتحول إلى مقذوفات قاتلة، والإلكترونيات ستتعطل. الحل البديل؟ سماعات ضخمة وغير مريحة تُدخل الصوت عبر أنابيب بلاستيكية، على حساب جودة الصوت والراحة. وهنا يأتي مكبر الصوت الفوتوصوتي: جهاز يتجاوز الأسلاك تمامًا، محوّلًا الضوء إلى صوت عبر تسخير التأثير الفوتوصوتي.

العلم أنيق. عندما تُضرب سطحًا - لنقل ورقة رقيقة من ورق الذهب - بليزر شديد ينبض بسرعة، يسخن ويبرد متزامنًا مع الضوء. هذا التسخين السريع يجعل الهواء الملاصق للسطح يتمدد وينكمش، مولّدًا موجات ضغط: صوتًا. وإذا عُدِّل الليزر بسرعة كافية، يمكنك تشغيل الموسيقى، وحتى الكلام، عبر لا شيء سوى الهواء والضوء.

استعرض [SomethingAboutScience] التأثير بتسليط ليزر أزرق بقدرة 5 واط على ورق الذهب، مستخرجًا ألحانًا يمكن تمييزها. ولم يتوقف الأمر عند ذلك. فبتوجيه الليزر إلى حجرة تحتوي على غاز ثاني أكسيد النيتروجين البرتقالي - وهو ماصّ للضوء لكنه خطِر - أصبح الصوت أنقى أكثر، وإن كان ذلك على حساب مخاطر سمّية جسيمة. كما نجح الزجاج المطلي بالسخام أيضًا، كاشفًا عن طيف من إمكانات “المكبرات غير المرئية”.

أجرأ خطوة؟ طباعة غلاف سماعة أذن ثلاثي الأبعاد، وتبطينه بورق الذهب، وتمرير ضوء الليزر إليه عبر الألياف الضوئية. النتيجة: سماعة أذن تعمل بالليزر وخالية من الأسلاك. ورغم أن التجربة لم تبدُ وكأنها أحرقت أي طبلة أذن، فإن قرب ليزر عالي القدرة من الرأس يثير أسئلة حول السلامة والعملية. ومع ذلك، فإن إثبات الفكرة مقنع - خصوصًا في البيئات التي تُعد فيها الأسلاك عبئًا.

وخارج أجهزة الرنين المغناطيسي، استُخدم التأثير الفوتوصوتي بالفعل في حيل مساعدات صوتية شبه صامتة بعيدة المدى، وقد يتيح يومًا ما رسائل صوتية خاصة تُبث على هيئة حزمة - من دون الحاجة إلى سماعات. لكن في الوقت الراهن، يظل مكبر الصوت المدفوع بالليزر لمحة آسرة عن مستقبل تتداخل فيه حدود الضوء والصوت، وتُعاد كتابة قواعد الصوتيات بفيزياء جديدة.

ومع استمرار تلاشي الحدود بين الضوء والصوت، يدفعنا مكبر الصوت الفوتوصوتي إلى إعادة التفكير فيما هو ممكن في عالم الصوت - مثيرًا آمالًا جديدة لراحة المرضى، لكنه يطرح أيضًا أسئلة جديدة حول السلامة والأمن في عالم يمكن فيه حتى للصوت أن يمتطي حزمة من الضوء.

ويكيكروك

• التأثير الفوتوصوتي: التأثير الفوتوصوتي: موجات صوتية تتولد عندما تمتص مادة ضوءًا مُعدَّلًا، ما يسبب تسخينًا سريعًا وتمددًا للهواء المحيط.
• ليزر مُعدَّل: الليزر المُعدَّل يشفّر البيانات عبر تغيير خرجه بسرعة، ما يتيح اتصالًا بصريًا آمنًا عالي السرعة لأغراض الأمن السيبراني ونقل البيانات.
• ورق الذهب: يتكون ورق الذهب من صفائح ذهب فائقة الرقة تُستخدم في التجارب لخصائصها في توصيل الحرارة وامتصاص الضوء، ما يساعد في أمن العتاد والأداء.
• ثاني أكسيد النيتروجين: ثاني أكسيد النيتروجين غاز سامّ برتقالي يمتص الضوء ويمكنه توليد الصوت عبر التأثير الفوتوصوتي، ما يساعد في أنظمة كشف الغازات.
• الألياف: الألياف هي إنترنت عالي السرعة يُنقل عبر كابلات زجاجية رقيقة باستخدام إشارات ضوئية، ما يتيح اتصالات سريعة وموثوقة وآمنة عبر مسافات طويلة.