- Μηνύματα
- 28.176
- Reaction score
- 60
«Αόρατος» μανδύας για τον ήχο;
Σε αντίθεση με παλιότερες προβλέψεις, επιστήμονες από το πανεπιστήμιο Duke της Αμερικής ανακάλυψαν ότι είναι δυνατή, τουλάχιστον θεωρητικά, η δημιουργία ενός ακουστικού μανδύα τριών διαστάσεων.
Ένα τέτοιο ακουστικό πέπλο θα μπορούσε να κάνει για τον ήχο ό,τι ακριβώς κατάφερε και ο «αόρατος» μανδύας με τα μικροκύματα, επιτρέποντας στα ακουστικά κύματα να ταξιδεύουν γύρω από αυτόν και να καταλήγουν στην άλλη μεριά χωρίς κάποια παραμόρφωση.
«Έχουμε δημιουργήσει τη συνταγή για μια ακουστική ύλη, η οποία θα μπορούσε στην ουσία να ανοίξει μια τρύπα στο χώρο και να δημιουργήσει μια κατάσταση κατά την οποία τα ακουστικά κύματα που περνάνε από αυτή την τρύπα θα εξαφανίζονται,» σχολιάζει ο Steven Cummer από το Jeffrey N. Vinik, καθηγητής Ηλεκτρολογίας και Μηχανολογίας Υπολογιστών στο Duke's Pratt School of Engineering.
Ένας τέτοιος μανδύας είναι πιθανόν να μπορέσει να διατηρήσει κρυφή την κυκλοφορία υποβρυχίων στον ωκεανό από ανιχνευτικά ηχοβολιστικά ή να βελτιώσει την ακουστική ενός δωματίου κονσέρτων.
Όπως και στη περίπτωση του μανδύα μικροκυμάτων, οι απαραίτητες ιδιότητες ενός ακουστικού μανδύα δεν είναι ανάλογες με αυτές των υλικών που βρίσκονται στη φύση αλλά απαιτούν τεχνητή σύνθεση μετα-υλικών.
Όπως σχολιάζει ο Cummer, η μηχανική των ακουστικών μετα-υλικών παρουσιάζει κάποια καθυστέρηση σε σχέση με την μηχανική των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (μικροκύματα ή φως), όμως για την επίτευξη του θα πρέπει να εφαρμοστεί η ίδια ιδέα.
Η αναφορά της έρευνας έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό "Physical Review Letters".
Το 2006, ερευνητές από το πανεπιστήμιο Duke και το Imperial College του Λονδίνου, χρησιμοποίησαν ένα νέο σχέδιο θεωρίας για την δημιουργία ενός προγράμματος που α αφορούσε σε έναν ηλεκτρομαγνητικό αόρατο μανδύα. Λίγους μήνες αργότερα, η ερευνητική ομάδα παρουσίασε τον πρώτο αόρατο μανδύα, ειδικά σχεδιασμένο να διαχειρίζεται συχνότητες μικροκυμάτων.
Ο Cummer και ο David Schurig, πρώην ερευνητής του πανεπιστημίου Duke και νυν ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καρολίνα, δημοσίευσε αργότερα στο περιοδικό "The New Journal of Physics" μια θεωρία για την δημιουργία ενός ακουστικού μανδύα.
«Η θεωρία όμως βασίζεται σε μια «ειδική ισορροπία» ανάμεσα στα ηλεκτρομαγνητικά και ακουστικά κύματα, η οποία ισχύει μόνο για τις δυο διαστάσεις,» αναφέρει ο Cummer.
Σύμφωνα με την έρευνα μιας άλλης επιστημονικής ομάδας, ένας ακουστικός μανδύας τριών διαστάσεων δεν θα μπορούσε να υπάρξει. Όλα λοιπόν, έδειχναν ότι η κατασκευή ενός τέτοιου μανδύα θα ήταν ανέφικτη.
Ο Cummer όμως δεν είχε πειστεί. «Για μένα, τα κύματα είναι κύματα. Ήταν πολύ δύσκολο να φανταστώ ότι κάτι το οποίο είναι εφικτό για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα θα μπορούσε να είναι εντελώς αδιανόητο για τα ακουστικά κύματα.»
Αυτή τη φορά, εκτός από τη συγκεκριμένη δομή, την οποία είχε ήδη χρησιμοποιήσει η ομάδα του Cummer, σχεδίασε και προσπάθησε να εξάγει τις απαιτούμενες μαθηματικές σχέσεις για τον αποκλεισμό της περίπτωσης της αντανάκλασης των κυμάτων, απαραίτητη προϋπόθεση για την επίτευξη της μη ορατότητας. Θεωρητικά τουλάχιστον, όλα τα παραπάνω ισχύουν.
«Δείξαμε ότι οι ακουστικοί μανδύες δύο ή και τριών διαστάσεων θεωρητικά υπάρχουν, αν και η θεωρία που έχει χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό τέτοιων ακουστικών συστημάτων έως σήμερα δεν είναι τόσο γενική όσο αυτή που χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό του αόρατου μανδύα,» σχολιάζει ο Cummer.
Παρ' όλ' αυτά, τα αποτελέσματα της μελέτης ανοίγουν το δρόμο για την κατασκευή άλλων ακουστικών συσκευών, όπως αυτές που έχουν ως σκοπό να κάμπτουν ή να συγκεντρώνουν τον ήχο.
«Με αυτό τον τρόπο ανοίγεται μια πόρτα για τη δημιουργία ενός αντικειμένου, του οποίου το φυσικό σχήμα θα είναι διαφορετικό από το ακουστικό του σχήμα.»
Η ύπαρξη της λύσης ενός ακουστικού μανδύα, αποδεικνύει ότι είναι δυνατή και η κατασκευή ενός μανδύα για διαφορετικά συστήματα κυματικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων σεισμικών κυμάτων, τα οποία ταξιδεύουν στο εσωτερικό της γης και των κυμάτων στην επιφάνεια των ωκεανών.
Για την έρευνα συνεργάστηκαν οι: Bogdan-Ioan Popa, David R. Smith and Marco Rahm of Duke; David Schurig of N.C. State University; John Pendry of Imperial College London; and Anthony Starr of SensorMetrix, Inc. in San Diego, Calif.
Duke University
pathfinder.gr
Σε αντίθεση με παλιότερες προβλέψεις, επιστήμονες από το πανεπιστήμιο Duke της Αμερικής ανακάλυψαν ότι είναι δυνατή, τουλάχιστον θεωρητικά, η δημιουργία ενός ακουστικού μανδύα τριών διαστάσεων.
Ένα τέτοιο ακουστικό πέπλο θα μπορούσε να κάνει για τον ήχο ό,τι ακριβώς κατάφερε και ο «αόρατος» μανδύας με τα μικροκύματα, επιτρέποντας στα ακουστικά κύματα να ταξιδεύουν γύρω από αυτόν και να καταλήγουν στην άλλη μεριά χωρίς κάποια παραμόρφωση.
«Έχουμε δημιουργήσει τη συνταγή για μια ακουστική ύλη, η οποία θα μπορούσε στην ουσία να ανοίξει μια τρύπα στο χώρο και να δημιουργήσει μια κατάσταση κατά την οποία τα ακουστικά κύματα που περνάνε από αυτή την τρύπα θα εξαφανίζονται,» σχολιάζει ο Steven Cummer από το Jeffrey N. Vinik, καθηγητής Ηλεκτρολογίας και Μηχανολογίας Υπολογιστών στο Duke's Pratt School of Engineering.
Ένας τέτοιος μανδύας είναι πιθανόν να μπορέσει να διατηρήσει κρυφή την κυκλοφορία υποβρυχίων στον ωκεανό από ανιχνευτικά ηχοβολιστικά ή να βελτιώσει την ακουστική ενός δωματίου κονσέρτων.
Όπως και στη περίπτωση του μανδύα μικροκυμάτων, οι απαραίτητες ιδιότητες ενός ακουστικού μανδύα δεν είναι ανάλογες με αυτές των υλικών που βρίσκονται στη φύση αλλά απαιτούν τεχνητή σύνθεση μετα-υλικών.
Όπως σχολιάζει ο Cummer, η μηχανική των ακουστικών μετα-υλικών παρουσιάζει κάποια καθυστέρηση σε σχέση με την μηχανική των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (μικροκύματα ή φως), όμως για την επίτευξη του θα πρέπει να εφαρμοστεί η ίδια ιδέα.
Η αναφορά της έρευνας έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό "Physical Review Letters".
Το 2006, ερευνητές από το πανεπιστήμιο Duke και το Imperial College του Λονδίνου, χρησιμοποίησαν ένα νέο σχέδιο θεωρίας για την δημιουργία ενός προγράμματος που α αφορούσε σε έναν ηλεκτρομαγνητικό αόρατο μανδύα. Λίγους μήνες αργότερα, η ερευνητική ομάδα παρουσίασε τον πρώτο αόρατο μανδύα, ειδικά σχεδιασμένο να διαχειρίζεται συχνότητες μικροκυμάτων.
Ο Cummer και ο David Schurig, πρώην ερευνητής του πανεπιστημίου Duke και νυν ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καρολίνα, δημοσίευσε αργότερα στο περιοδικό "The New Journal of Physics" μια θεωρία για την δημιουργία ενός ακουστικού μανδύα.
«Η θεωρία όμως βασίζεται σε μια «ειδική ισορροπία» ανάμεσα στα ηλεκτρομαγνητικά και ακουστικά κύματα, η οποία ισχύει μόνο για τις δυο διαστάσεις,» αναφέρει ο Cummer.
Σύμφωνα με την έρευνα μιας άλλης επιστημονικής ομάδας, ένας ακουστικός μανδύας τριών διαστάσεων δεν θα μπορούσε να υπάρξει. Όλα λοιπόν, έδειχναν ότι η κατασκευή ενός τέτοιου μανδύα θα ήταν ανέφικτη.
Ο Cummer όμως δεν είχε πειστεί. «Για μένα, τα κύματα είναι κύματα. Ήταν πολύ δύσκολο να φανταστώ ότι κάτι το οποίο είναι εφικτό για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα θα μπορούσε να είναι εντελώς αδιανόητο για τα ακουστικά κύματα.»
Αυτή τη φορά, εκτός από τη συγκεκριμένη δομή, την οποία είχε ήδη χρησιμοποιήσει η ομάδα του Cummer, σχεδίασε και προσπάθησε να εξάγει τις απαιτούμενες μαθηματικές σχέσεις για τον αποκλεισμό της περίπτωσης της αντανάκλασης των κυμάτων, απαραίτητη προϋπόθεση για την επίτευξη της μη ορατότητας. Θεωρητικά τουλάχιστον, όλα τα παραπάνω ισχύουν.
«Δείξαμε ότι οι ακουστικοί μανδύες δύο ή και τριών διαστάσεων θεωρητικά υπάρχουν, αν και η θεωρία που έχει χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό τέτοιων ακουστικών συστημάτων έως σήμερα δεν είναι τόσο γενική όσο αυτή που χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό του αόρατου μανδύα,» σχολιάζει ο Cummer.
Παρ' όλ' αυτά, τα αποτελέσματα της μελέτης ανοίγουν το δρόμο για την κατασκευή άλλων ακουστικών συσκευών, όπως αυτές που έχουν ως σκοπό να κάμπτουν ή να συγκεντρώνουν τον ήχο.
«Με αυτό τον τρόπο ανοίγεται μια πόρτα για τη δημιουργία ενός αντικειμένου, του οποίου το φυσικό σχήμα θα είναι διαφορετικό από το ακουστικό του σχήμα.»
Η ύπαρξη της λύσης ενός ακουστικού μανδύα, αποδεικνύει ότι είναι δυνατή και η κατασκευή ενός μανδύα για διαφορετικά συστήματα κυματικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων σεισμικών κυμάτων, τα οποία ταξιδεύουν στο εσωτερικό της γης και των κυμάτων στην επιφάνεια των ωκεανών.
Για την έρευνα συνεργάστηκαν οι: Bogdan-Ioan Popa, David R. Smith and Marco Rahm of Duke; David Schurig of N.C. State University; John Pendry of Imperial College London; and Anthony Starr of SensorMetrix, Inc. in San Diego, Calif.
Duke University
pathfinder.gr
