"Kuulumattomuusviitta" tekee kappaleista akustisesti olemattomia

Julkaistu: 13.03.2014 / Markus Hotakainen

Kuka muistaa ikivanhan tv-sarjan Salainen agentti 86 ja sen tollon päähenkilön Maxwell Smartin salaisissa neuvonpidoissa käyttämän "hiljaisuushupun" (cone of silence)? Todellisuus on jälleen kerran tarua ihmeellisempää, sillä yhdysvaltalaisen Duke Universityn tutkijaryhmä on onnistunut suunnittelemaan ja myös toteuttamaan kotelon, joka tekee kappaleista akustisesti näkymättömiä – tai oikeastaan kuulumattomia.

Kun jokin kappale kappale suljetaan rei'itetyistä muovilevyistä tehdyn pyramidimaisen laatikon sisään, ääniaallot käyttäytyvät kuin kappaletta ei olisi olemassakaan. Akustinen kätkö toimii kolmiulotteisesti eli tulivatpa ääniaallot ja havaittiinpa niitä mistä suunnasta tahansa, ne käyttäytyvät ikään kuin niiden tiellä ei olisi minkäänlaista estettä.

Kotelo vaikuttaa rakenteeltaan yksinkertaiselta, mutta sen suunnittelu on vaatinut työlästä ja aikaavievää laskentaa ääniaaltojen käyttäytymisestä ja vuorovaikutuksesta levyjen ja niissä olevien reikien kanssa. Koska ääniaallot kulkevat kotelossa lyhyemmän matkan kuin heijastuessaan sen alla olevasta pinnasta, levyjen täytyy hidastaa niiden etenemistä.

Steven Cummerin johtama ryhmä testasi akustista häivetekniikkaa tutkimalla ensin tasaisesta pinnasta heijastuneita ääniaaltoja, sitten pinnalla olevan pallon poikkeuttamia ääniaaltoja, ja lopuksi "kuulumattomuusviitan" kautta kulkeneita ääniaaltoja. Tulosten mukaan kotelo toimi laskelmien mukaan: ääniaallot kulkivat sen läpi aivan kuin ne olisivat pelkästään heijastuneet tasaisesta pinnasta. 

Vaikka koejärjestely oli yksinkertainen ja osoitti ainoastaan, että teknisesti temppu on mahdollinen, sille on kaavailtu jo monenlaista käyttöä. Tutkijaryhmä teki kokeensa ilmassa, mutta ääniaallot käyttäytyvät samalla tavalla vedessä. Ilmeinen sotilaallinen sovellus onkin sukellusveneiden "kadottaminen" kaikuluotainten kuuluvista.

Tekniikkaa voidaan kuitenkin käyttää myös rauhanomaisempiin tarkoituksiin, esimerkiksi konserttisalien suunnittelussa. "Jos johonkin on pakko sijoittaa rakenteellisista syistä vaikkapa tukeva palkki, joka heikentäisi tilan akustiikkaa, sen vaikutus on mahdollista poistaa uudella tekniikalla", Cummer visioi.

Akustisesta piilosta kerrotaan Duke Universityn uutissivulla ja video ääniaaltojen käyttäytymisestä löytyy täältä.

Tutkimus julkaistiin Nature Materials -lehdessä 9. maaliskuuta.