Если ударить по алмазу, он отзовётся звоном — но звук внутри него живёт и без удара. Там постоянно бегут волны сжатия и разрежения, похожие на рябь, которую камень бросает по воде. Только рябь эта — тепловые колебания самих атомов, и её можно засечь лазером.
Авторы работы направили на алмаз зелёный лазер и следили, как свет рассеивается на этих невидимых волнах. Такой метод — своего рода микрофон для твёрдого тела — позволил различить три типа поверхностных звуковых волн. Одна похожа на морскую зыбь, что качает поплавок вверх-вниз (волна Рэлея). Другая — как дрожь струны, колеблющейся вправо-влево (сдвиговая горизонтальная волна). Третья — быстрый толчок вдоль поверхности, словно складка на ковре, которую выбивают палкой (псевдопродольная волна). Измерения вели при температурах от 10 до 300 кельвинов, то есть от космического холода до комнатного тепла.
Главный сюрприз — почти полное равнодушие звука к температуре. Частоты всех трёх волн менялись едва-едва, а их скорости оставались в согласии с теорией. Такая стабильность — находка для инженеров: если звуковая дорожка в алмазном чипе не плывёт от нагрева, на ней можно строить сверхточные датчики. Например, квантовые сенсоры на дефектах алмаза, которые чувствуют магнитные поля в тысячу раз слабее земного. Или устройства на поверхностных акустических волнах — те, что фильтруют сигнал в каждом смартфоне.
Знание о том, как звук гуляет по алмазной грани на морозе, пригодится и в тепловых расчётах. Когда два материала соприкасаются, тепло передают именно такие поверхностные волны. Точная модель их поведения позволит лучше охлаждать процессоры или, наоборот, удерживать тепло там, где оно нужно. Так лазерный «микрофон» превращает алмаз из драгоценности в чертёж для техники будущего.
Скорость звука в алмазе — около 18 километров в секунду, это в 50 раз быстрее, чем в воздухе. Если бы звук мог обогнуть Землю по алмазному поясу, он сделал бы это за полчаса.
В романе Грега Бира «Королева ангелов» алмазные пластины служат носителями сознания — информация записывается и считывается именно акустическими волнами.