Звук распространяется от источника во все стороны в виде волн, но ученые создали устройство, которое производит звуковые волны, движущиеся только в одном направлении.

Представьте, что три человека стоят в круге, и только один слышит говорящего. Ученые из ETH Zurich и Федерального технологического института Лозанны (EPFL) разработали устройство, которое может передавать звуковые волны в одном направлении. Это новшество обладает большим потенциалом для будущих технологий связи.

Звуковые волны, передаваемые в одном направлении

Устройство состоит из полости в форме диска с тремя равноудаленными точками подключения. Каждая точка может как передавать, так и принимать звуковые волны. Однако, когда устройство неактивно, точки подключения улавливают звуковые волны одинаково. То есть звук, посылаемый из одной точки, воспринимается на одинаковом уровне в двух других точках и отражается обратно к источнику.

Однако при активации системы ситуация меняется. Устройство с помощью воздуха, вращающегося с определенной скоростью и интенсивностью, обеспечивает движение звуковых волн только в одном направлении. Например, звук из первой точки слышен только во второй точке, тогда как третья точка его не улавливает. Таким образом, звуковые волны движутся строго в заданном направлении и достигают цели, не теряя энергии.

Ключевым фактором успеха устройства является синхронизация звуковых волн с вибрациями. Эта синхронизация позволяет волнам набирать силу, не ослабевая при движении в нужном направлении. Ученые называют этот эффект "вращающимся перекрестком для звука". Поток воздуха в круговой полости усиливает энергию волн, позволяя им достигать цели с большей мощностью.

Это открытие может не ограничиваться только звуковыми волнами. Исследователи полагают, что этот же метод можно использовать для управления другими видами волн, такими как электромагнитные волны. Это может открыть новые возможности для разработки более эффективных систем радара и связи.

В некоторых случаях передача звуковых волн только в одном направлении может быть важной. Например, эта технология может быть очень полезной в системах шумоподавления, помогая блокировать нежелательные звуки. В 2014 году исследователи из Техасского университета разработали подобное устройство с использованием кольца резонанса, приводимого в действие потоком воздуха. Однако в этом устройстве звуковые волны ослабевали по мере движения к цели. Команда из ETH Zurich устранила эту потерю энергии, обеспечив как направление волн, так и усиление их мощности.