A kutatócsoport egy új típusú hanghullámot fedezett fel: a levegőben terjedő hanghullám keresztirányban rezeg, és a fényhez hasonlóan a forgási és a keringési szögimpulzust is továbbítja. A felfedezés megváltoztatta a tudósok korábbi elképzeléseit a hanghullámról, és megnyitotta az utat új alkalmazások kifejlesztése előtt az akusztikus kommunikáció, az akusztikus érzékelés és a képalkotás területén.
El tudod képzelni, hogy a hang ugyanúgy terjed, mint a fény? A Hongkongi Városi Egyetem (CityU) kutatócsoportja egy új típusú hanghullámot fedezett fel. A fizika tankönyvek szerint kétféle hullám létezik. A transzverzális hullámoknál, mint a fény, a rezgések merőlegesek a hullám terjedési irányára. A longitudinális hullámok, mint például a hang, a rezgések a hullám terjedési irányával párhuzamosak. A CityU tudósainak legújabb felfedezése azonban megváltoztatja a hanghullámokról alkotott képet.
Egy „mikropoláris metaanyag” koncepciója és megvalósítása
Ennek az ötletnek a megvalósításához zseniálisan megtervezett egy „mikropoláris metaanyagnak” nevezett mesterséges anyagtípust, amely rezonátorok összetett hálózataként jelenik meg. Ezekben az összekapcsolt rezonátorokban levegő van bezárva, „meta-atomokat” alkotva. A metaanyag elég kemény ahhoz, hogy rezegjen. Elméleti számítások kimutatták, hogy ezeknek a levegő „meta-atomoknak” a kollektív mozgása valójában egy olyan nyíróerőt hoz létre, amely a metaanyag belsejében forgási és orbitális kölcsönhatásokkal keresztirányú hangot eredményez.
A kutatócsoport emellett azt is megállapította, hogy a mikropoláris metaanyag belsejében lévő levegő rugalmas anyagként viselkedik, és így elősegíti a rotációs és orbitális szögimpulzusokkal is rendelkező transzverzális hangzást.
A kutatás kimutatta, hogy a levegőben vagy folyadékban lévő hang transzverzális hullám lehet, és a fényhez hasonlóan teljes vektoros tulajdonságokat, például szögimpulzust is hordozhat. Ez új perspektívákat és funkciókat biztosít a hang manipulálásához a hagyományos skaláris szabadsági fokon túl.
Ezen extra vektoriális tulajdonságok manipulálásával a jövőbeli kutatók képesek lehetnek több adatot kódolni a transzverzális hangba, hogy áttörjék a hagyományos akusztikus kommunikáció normál hanghullámok általi korlátját.
A felfedezés utat nyithat az akusztikus kommunikáció, az akusztikus érzékelés és a képalkotás új alkalmazásainak kifejlesztése előtt.
Teljes cikk: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211207152541.htm