Принципы работы нового устройства, называемого акустическим циркулятором (acoustic circulator), вступают в противоречие с принципами распространения звуковых волн, которые, как и все другие волны, распространяются во всех направлениях. И дальнейшее развитие этих принципов может привести к созданию акустического эквивалента одностороннего зеркала, через которое можно услышать то, что говорят другие люди, оставаясь самому неслышимым для них.
Все виды волн, будь это звук, свет или радиоволны, обладают свойством так называемой обратной временной симметрии (time reversal symmetry). Это означает, что волну, посланную в определенном направлении всегда можно отразить назад или послать подобную волну в обратном направлении. “Если я в состоянии говорить с Вами, то благодаря именно этому принципу и Вы можете говорить со мной” – поясняет Андреа Аллу (Andrea Alu), инженер из Техасского университета в Остине.
В случае с радиоволнами ученые уже давно выяснили методы, при помощи которых можно нарушить вышеупомянутый принцип, для этого используют магнитные материалы, электроны которых вращаются в одном направлении, препятствуя “обратному” распространению радиоволн. Для того, чтобы добиться подобного эффекта в отношении звуковых волн, которые являются колебаниями плотности воздуха, исследователи создали полость специальной формы, в которой установлены три вентилятора, заставляющие воздух двигаться в одном направлении с определенной скоростью. Звуковые волны, попавшие в полость, выходят наружу через одну из трех труб, на конце которых установлены чувствительные микрофоны.
Воздух в полости движется по кругу, за счет этого звуковая волна, вошедшая через одну трубу и распространяющаяся в направлении движения воздуха, беспрепятственно достигает следующей трубы по ходу движения воздуха. Но ее движение в обратном направлении затруднено тем же движением потока воздуха. В результате, звуковая волна, вошедшая в устройство акустического циркулятора через трубу 1, может пройти только одним путем и выйти наружу только через трубу 2. При этом, звук, вошедший в трубу 2, никогда не достигнет трубы 1, он может выйти наружу только через трубу 3. А это и есть ничто иное, как акустический полупроводник.
На данный момент перспективы использования акустического циркулятора в том виде, в котором он есть, весьма неопределенны и туманны. Но, по мнению Себастиана Генно (Sebastien Guenneau), физика из института Френели во Франции, реализация подобных принципов на уровне метаматериалов позволит использовать их в технологиях шумоподавления и звукоизоляции автомагистралей, музыкальных студий, самолетов и субмарин, оградив их акустическим зеркалом и сделав их намного тише для окружающего мира.
