19.04.2021      43      0
 

Физики заставили тепло и звук двигаться только в одном направлении

Это свойство волн мешает инженерам, создающим различные системы связи. Американские ученые выяснили, как можно заставить…


Это свойство волн мешает инженерам, создающим различные системы связи.

Американские ученые выяснили, как можно заставить звуковые волны или тепло путешествовать только в одном направлении, что позволит создать идеальные системы звукоизоляции и охлаждения для научных приборов и цифровых гаджетов. Их выводы были опубликованы в журнале Nature.

Об этом пишет Хроника.инфо со ссылкой на rambler.ru.

“Используя наш трюк, мы можем заставить тепло двигаться из точки А в точку Б вне зависимости от того, какая из них холоднее. Иными словами, если мы бросим кубик льда в стакан с кипятком и включим наш лазер, он станет еще холоднее, а вода начнет закипать. В нашем случае, правда, речь идет не о льде и воде, а о двух акустических резонаторах”, – заявил Джэк Харрис (Jack Harris) из Йельского университета (США).

Электромагнитные колебания и акустические волны, как знает любой человек из школьного курса физики, распространяются во все стороны от их источника с одинаковой скоростью. С одной стороны, это позволяет телефонам, радиоприемникам и системам спутниковой навигации и связи работать даже в тех случаях, когда передатчик скрыт от приемника.

С другой стороны, это же свойство волн мешает инженерам, создающим различные системы связи и прочие электронные гаджеты, так как волны могут возвращаться назад в генератор излучения и порождать различные помехи, которые приходится так или иначе подавлять. Вдобавок, это затрудняет создание различных “притягивающих лучей”, световых щипцов и прочих инструментов, использующих свет или звук для манипулирования материальными предметами.

Долгое время, как отмечает Харрис, физики считали, что волны нельзя заставить “нарушить” это правило и начать двигаться только в одном направлении. Недавно ученые обнаружили, что это возможно, если запустить электромагнитные или акустические колебания в специально устроенный искусственный материал, взаимодействующий со светом или звуком необычным образом.

К примеру, пять лет назад российско-британский физик Анатолий Заяц собрал конструкцию из золотых наночастиц, которая заставляла свет двигаться вдоль ее поверхности только в одном направлении. Подобные открытия заставили ученых искать аналогичные “трюки” для других типов волн.
Харрис и его коллеги решили эту задачу сразу для двух типов колебаний – акустических и тепловых, наблюдая за тем, что происходит при взаимодействии луча лазера и колеблющейся мембраны.

Поместив эту конструкцию внутрь специального оптического прибора, так называемого резонатора Фабри-Перо, ученые заметили, что работу источника света можно настроить таким образом, что внутри нее возникнет особая стоячая волна. Она будет мешать акустическим волнам двигаться по поверхности мембраны в одном направлении, но не будет препятствовать их путешествиям в обратном направлении.

Направление передачи звука, как отмечают ученые, можно легко поменять, изменив фазу лазера и обстреляв мембрану новым набором импульсов. Подобный трюк, по их словам, позволяет не только создавать устройства, передающие звук или тепло в одну сторону, но и идеальные акустические изоляторы и “ловушки” для подобных колебаний, позволяющие хранить их неограниченно долгое время.

Пока их установка работает при температурах, близких к абсолютному нулю, однако ученые уверены, что этот эффект не потеряет силы и при комнатной температуре. Вдобавок, нечто похожее, как предполагают йельские физики, можно проделать и с другими типами колебаний, в том числе с электрическим током, светом или различными источниками механических волн.

hronika

Источник


Об авторе: admin

Ваш комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Как связаны негативные мысли и слабоумие: объясняют ученые

Как связаны негативные мысли и слабоумие: объясняют ученые

Зацикливание на неудачах, прошлом опыте значительно повышает риск развития болезни Альцгеймера. К такому...

Бананы жареные

Бананы жареные

Бананы – одни из самых распространенных фруктов мира. Наверняка не существует такого человека, который...

Коронавирус может распространиться быстрее, чем прогнозирует ВОЗ

Коронавирус может распространиться быстрее, чем прогнозирует ВОЗ

Ученые подсчитали, насколько активен вирус, с учетом его жизнеспособности и скорости распространения. Люди...