Dźwięk zmuszony do rozchodzenia się tylko w jednym kierunku

Badaczom z Politechniki Federalnej w Zürichu (niem. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETHZ) udało się sprawić, by fale dźwiękowe przemieszczały się tylko w jednym kierunku. Według publikacji na temat tych badań, która ukazała się w „Nature Communications”, metoda ta polega na zapobieganiu cofaniu się fal dźwiękowych bez pogarszania ich propagacji w kierunku do przodu.

Podstawą jednokierunkowego rozchodzenia się fal dźwiękowych są samooscylacje, w których układ dynamiczny okresowo powtarza swoje zachowanie. Zespół wykorzystał układ podobny do działania gwizdka z trzema falowodami. Fale dźwiękowe wprowadzane przez pierwszy falowód mogą opuszczać cyrkulator przez drugi falowód. Jednak fala wchodząca przez drugi falowód nie może przechodzić „wstecz” przez pierwszy falowód, tylko przez trzeci falowód. Stąd pochodzi ukierunkowanie fali.

Przez kilka lat naukowcy z ETH opracowywali i teoretycznie modelowali różne części cyrkulatora i w końcu eksperymentalnie wykazali, że ich podejście działa. Wysłali oni falę dźwiękową o częstotliwości około 800 herców (w przybliżeniu wysokie g sopranu) przez pierwszy falowód i zmierzyli jej przebieg, dowodząc pożądanego jednokierunkowego przemieszczania się. Wyniki te mają potencjalnie szerokie zastosowanie, np. w doskonalszych systemach radarowych.

Źródło: phys.org, Fot. Xin Zou (ETHZ)

Mirosław Usidus