Учени изобретиха „черна дупка“, която поглъща звук

Учени изобретиха малко устройство, наречено „звукова черна дупка“, което може да бъде отпечатано на триизмерен принтер и поставено директно в съществуваща тръба, съобщи „Сайънс алърт“.
„Представете си, че застанете пред въздухопровод, затворен в далечния си край, и извикате в него. След кратко забавяне, зависещо от дължината на тръбата, ще чуете ехо, връщащо се от затворения край“, обяснява пред специализираното издание акустичният инженер Ориол Гуаш от университета „Рамон Люл“ в Испания. „Ако тръбата завършваше със звукова черна дупка, на практика нямаше да чуете никакво ехо. От акустична гледна точка усещането щеше да бъде почти като при тръба с безкрайна дължина - без край, от който звукът да се отрази обратно към вас,“ допълва той.
Черните дупки са най-известни като астрофизични обекти - области с толкова голяма плътност, че гравитацията им изкривява пространство-времето около тях и образува сферичен хоризонт, от който дори светлината не може да избяга.
Тези обекти не могат да бъдат изследвани отблизо, затова физиците са разработили алтернативни методи. Такива са лабораторните подобия, които възпроизвеждат аспекти от поведението на черните дупки, като понякога се опират на явления, нямащи почти нищо общо с гравитацията.
„Черната дупка“, разработена от Ориол Гуаш и колегите му, е съвсем различен тип обект, вдъхновен от начина, по който функционират истинските черни дупки. Вместо да използва звук за симулиране на гравитационни процеси, тя е проектирана така, че да се възползва от едно необичайно свойство на звуковите вълни - при подходящи условия те могат постепенно да се забавят, докато на практика спрат да се движат.
„Това, което се случва с вълната, докато наближава края на акустичната черна дупка, донякъде напомня на гледката, която би се разкрила пред външен наблюдател близо до астрофизична черна дупка - изглежда, че на вълната ѝ е необходимо безкрайно много време, за да достигне граничната точка“, посочва Гуаш. По думите му в идеалния случай, щом веднъж навлезе в акустичната черна дупка, вълната не излиза обратно.
Тайната на този акустичен ефект на „изчезване“ се крие в прецизно проектирана структура, която променя начина на разпространение на звука в тръба. „Концепцията е изненадващо проста и работи отлично“, казва Гуаш. „От практическа гледна точка акустичната черна дупка може да бъде изработена отделно от тръбопровода и след това просто да бъде поставена в него.“
Изследователите тестват идеята с 15-сантиметров прототип, изработен с 3D принтер, който се състои от 29 пръстена, монтирани върху централен прът. Устройството е поставено в лабораторен уред за измерване на звукови вълни при сблъсък с даден материал или структура и тествано с високоговорител. 
Резултатите се оказват обещаващи. Количеството отразен звук до голяма степен съвпада с направените от изследователите компютърните симулации. Важно да се отбележи обаче, че ехото не е било напълно елиминирано.
Най-непосредствените приложения на технологията са в областта на контрола на шума и по-специално при въздухопроводи и шумозаглушители, където отразеният звук може да създаде проблеми. Екипът вече проучва и възможността за създаване на акустични черни дупки в две и три измерения, което би могло да намери приложение в акустиката на помещенията.
Предстои преодоляването на още предизвикателства, преди устройството да може да се внедри в реална среда, но Гуаш е въодушевен от възможностите за манипулиране на звука по начини, които някога биха изглеждали почти невъзможни.
Изследването е публикувано в списанието Applied Acoustics.