Звукови куршуми „виждат” в мътна вода

Първата двуизмерна акустична леща ще позволи доста по-детайлно да се анализират триизмерни обекти както в дълбините на морската вода, така и в човешкото тяло.

През 2009 година Чиара Дарайо и Алесандро Спадони от Калифорнийския технологичен институт (САЩ) демонстрирали първия в света образец на акустични лещи.

По същество това е нещо от рода на люлката на Нютон, където стоманени сфери се удрят една друга и сблъсъкът на единия край от редицата, като пораждат единични вълни, чиято скорост и фокална точка може да се контролират от настройката на самия уред.

В новата работа г-жа Дарайо и екип изследователи превърнали своята едномерна акустична леща в двумерна – от 13 вертикални вериги и 30 стоманени топки, построени в квадратна решетка. Експериментите с устройството показали възможност за създаване с негова помощ на „звуков куршум“ във вода, което приближава технологията съвсем близо до медицинското и военноморското използване.

„Двуизмерните редици акустични източници (вериги) ни позволяват да фокусираме „звуковите куршуми“ в триизмерно пространство, създавайки по-компактен и по-лесно контролируем акустичен сигнал – поясняват учените. – Фокусираната област на налягане може да бъде преместена или дори сканирана в триизмерно пространство. Това е доста желана вещ да речем за акустична диагностика и хирургия. Но доста по-важно е това, че ние показахме възможността за създаване на „звукови куршуми“ във вода, тоест, това, което беше показано от нас при моделирането, но досега не се потвърждаваше експериментално.“

Обща схема на експерименталната инсталация.

Изследователите показали, че регулирайки взаимното разположение на веригите, а по този начин – и дължината на вълната на единичната звукова вълна, те могат да контролират формата и размерите на „звуковия куршум“. Фокусната точка на свой ред се управлява от изменението на степента на натягане на едни или други вериги или с помощта на предаване на пускови сигнали към различни вериги в леко различни моменти от времето, със закъснение една спрямо друга.

Поради значително голямата интензивност на „звуковия куршум“ в сравнение с обичайните средства за акустична диагностика и дълбока ехолокация може да се очаква, че направените на тази основа уреди ще имат резолюция и проникваща способност, недостъпни за днешните аналози, а внедряването на новата технология значително ще придвижи напред както диагностиката на вътрешните органи, така и търсенето на подводници и автономни подводни апарати.

Отчет за изследването е представен в сп. Applied Physics Letters, а с достъпната му версия можете да се запознаете тук.