Wetenschappers hebben een eenwegs geluidsmachine gemaakt.
Het apparaat, een zogenaamde akoestische circulator, breekt het fundamentele principe dat geluid, en andere soorten golven, een tweerichtingsverkeer zijn.
De bevindingen, vandaag gepubliceerd (30 januari) in het tijdschrift Science, kunnen leiden tot het geluidsequivalent van een one-way mirror. Met zo'n apparaat kunnen mensen iemand horen praten, maar ze zijn zelf niet te horen. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]
Golf de natuur
Alle golven - of dit nu zichtbaar licht, geluid, radio of anderszins is - hebben een fysieke eigenschap die bekend staat als tijdomkeer-symmetrie. Wat dat betekent is dat een golf die op één manier wordt verzonden, altijd kan worden teruggestuurd.
"Als ik met je kan praten, zou je tegen me moeten kunnen praten," zei studie co-auteur Andrea Alù, een elektrotechnisch ingenieur aan de Universiteit van Texas in Austin.
Voor radiogolven hebben onderzoekers ontdekt hoe deze regel te breken met behulp van magnetische materialen die ervoor zorgen dat elektronen in één richting draaien. De resulterende radiogolven detecteren het verschil in het materiaal in de ene richting ten opzichte van de andere, waardoor omgekeerde transmissie wordt voorkomen. Dientengevolge kunnen zendmasten de top 40 hits uitzenden, zonder dat de radiogolven terugveren.
Eenrichtingsgeluid
Maar tot dusverre hadden onderzoekers nog niet ontdekt hoe ze de truc voor andere soorten golven moesten voltooien.
Om de prestatie te volbrengen met geluidsgolven, die drukschommelingen in de lucht zijn, creëerde het team een holte vol met kleine CPU-ventilatoren (centrale verwerkingseenheid) die de lucht met een specifieke snelheid laten draaien. Terwijl geluidsgolven door de holte gaan, worden ze door een van de drie pijpen geleid (denk aan een zeester met de holte in het midden en elk van de pijpen is een van de aanhangsels van de zeester), die elk een microfoon hebben bij de einde.
De lucht draait in één richting, zodat de luchtstroom "anders" aanvoelt dan de golf in de ene richting ten opzichte van de andere, waardoor terugwaartse transmissie wordt voorkomen. Als gevolg hiervan kunnen geluidsgolven naar binnen gaan, maar ze kunnen niet de andere kant op. Het resultaat is eenrichtingsgeluid.
Zo kan bijvoorbeeld de luisteraar aan het einde van de eerste pijp een geluidssignaal naar de tweede pijp sturen, maar de eerste pijp kan geen geluid horen vanaf de tweede. De tweede pijp kan mogelijk een signaal naar de derde pijp sturen, maar er geen ontvangen.
Veel toepassingen
De nieuwe techniek kan worden gebruikt om het geluidsequivalent van eenrichtingsglas te creëren. Er zijn een aantal duidelijk onopvallende manieren om de methode te gebruiken, zoals in spionage-apparaten.
"Ik kan naar je luisteren, maar je kunt me niet terug detecteren, je kunt mijn aanwezigheid niet horen", vertelde Alù WordsSideKick.com.
Maar het principe zou ook potentieel kunnen worden gebruikt om eenrichtingslichtgolven te creëren.
De bevindingen zullen waarschijnlijk leiden tot veel nuttige toepassingen, zei Sebastien Guenneau, een onderzoeker van metamaterialen aan het Institut Fresnel in Frankrijk, die niet betrokken was bij de studie
"Ik zou verbaasd zijn als gezonde industrieën dit idee niet oppikken," vertelde Guenneau aan WordsSideKick.com. "Dit kan geweldige toepassingen hebben bij geluidsisolatie van snelwegen, muziekstudio's, onderzeeërs en vliegtuigen."
Volg Tia Ghose op tjilpen en Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.
👉 A microphone converts airborne sound waves into electrical signals that can be recorded on a recording medium or broadcast over loudspeakers. On the other end, recording software is a user interface that captures sounds.
👉 The changing of wave energy into electrical energy is behind how lots of technology works. For example, your television, headphones, mobile phone, just to name a few. Your mobile phone contains a small microphone in which there's something called a diaphragm, which does a similar job to an ear drum.
👉 A covert listening device, more commonly known as a bug or a wire, is usually a combination of a miniature radio transmitter with a microphone. The use of bugs, called bugging, or wiretapping is a common technique in surveillance, espionage and police investigations.
👉 The first passive remote listening device (a microphone that works with no active electronic components) was "The Thing", which comprised a metal cylinder with a thin membrane on one end and a long metal rod extending from the side.
👉 An ultrasonic sensor uses a transducer to send and receive ultrasonic pulses that relay back information about an object's proximity. High-frequency sound waves reflect across boundaries to produce distinct echo patterns.
👉 S.O.N.A.RS.O.N.A.R, an acronym for “sound navigation and ranging,” is a similar system to radar in terms of transmitting and receiving waves through pulses to determine distance and speed. However, it functions through the use of sound waves and is highly effective underwater.
Een nieuw apparaat maakt gebruik van draaiende lucht om een richtinggevoelig geluid te creëren.