Физики создали звук, распространяющийся только в одном направлении: почему это важно

Уявіть собі, що троє людей стоять у колі, коли говорить лише одна з них, то її чує також лише одна людина з компанії. Швейцарські фізики створили пристрій, який працює схоже і забезпечує поширення звуку тільки в одному напрямку. Дослідження було опубліковано в журналі Nature Communications, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Подібно до хвиль світла або води, звукові хвилі в типовому середовищі є взаємними, тобто їхні коливання можуть поширюватися назад так само легко, як і вперед. Для будь-якої пари відправника й одержувача звуку можна поміняти їхню роль, але нічого не зміниться. Якщо дві людини розмовлятимуть одна з одною з однією і тією самою гучністю без перешкод між ними, то люди будуть добре чути одне одного, оскільки звукові хвилі вільно рухаються в обох напрямках.

Бувають моменти, коли потрібно зробити звук невзаємним, можливо, коли потрібне придушення шуму. 10 років тому американські фізики розробили акустичний циркулятор, який використовував невеликі вентилятори для продувки повітря через резонансне кільце. Коли звук входить в один із трьох портів, звукові хвилі стають невзаємними, тож їх можна почути тільки в одному з інших портів, а не в обох. Але звук розсіювався в міру свого поширення і його хвилі слабшали, коли досягали пункту призначення. Тому швейцарські фізики вирішили не допустити втрати енергії звуковими хвилями під час їхньої подорожі в одному напрямку.

Учені створили акустичний циркулятор, який складається з порожнини у формі диска з трьома рівновіддаленими портами, кожен з яких може надсилати або приймати звук. У неактивному стані звук, що передається з порту 1, чути портам 2 і 3 з однаковою гучністю. Звукові хвилі також відбиваються назад у порт 1 у вигляді луни. Але, коли пристрій працює, тільки порт 2 чує звуки порту 1.

Річ у тім, що повітря, яке входить у порожнину, проникає туди з певною швидкістю та інтенсивністю, що дає змогу звуковим хвилям синхронізуватися повторюваним способом. У цьому разі звук не тільки поширюється в одному напрямку, а й звукові хвилі отримують більше енергії, щоб не розсіюватися.

Вчені перевірили роботу свого пристрою, посилаючи звукові хвилі з частотою близько 800 Гц. Виявилося, що звук не тільки не став слабкішим, але звукові хвилі навіть стали сильнішими, ніж, коли вони передавалися з одного порту в інший. Найголовніше, що третій порт не прийняв жодного звуку, а тому мети було досягнуто — звукові хвилі поширювалися в одному напрямку.

Фізики кажуть, що їхній метод може допомогти в розробці майбутніх технологій зв'язку. Нові метаматеріали можуть бути створені для управління не тільки звуковими хвилями, а й потенційно електромагнітними хвилями.

Вчені стверджують, що такий акустичний циркулятор може допомогти іншим дослідникам вивчати поширення та управління звуковими хвилями. Цю концепцію можна навіть використати для спрямування електромагнітних хвиль, щоб поліпшити радари або системи зв'язку.

Як уже писав Фокус, вчені з ЄКА показали захопливі кадри нашої планети з космосу. Європейське космічне агентство показало 11-секундне відео, на якому видно лінію, що розділяє день і ніч на Землі.

Також Фокус писав про те, що із супутника Чумацького Шляху тікають зірки зі швидкістю 100 000 км/год. Астрономи виявили 55 зірок, що тікають з неймовірною швидкістю з Великої Магелланової Хмари.