211service.com
Eerste test van seismische onzichtbaarheidsmantel
Het vermogen om elektromagnetische golven door gebieden in de ruimte te sturen, heeft een revolutie teweeggebracht in de optica en heeft geleid tot een wereldwijde interesse in onzichtbaarheidsmantels in Harry Potter-stijl. Maar het zijn niet alleen fotonen die het doelwit zijn van deze apparaten.
Ook zijn verschillende ingenieurs en natuurkundigen begonnen aan akoestische versies die geluid sturen. In het bijzonder zijn een paar groepen begonnen na te denken over hoe deze technologie kan worden gebruikt om seismische golven rond gebouwen te sturen. Het idee zou zijn om hoogwaardige gebouwen zoals kerncentrales of luchthavens te beschermen. Zo'n voorstel hebben we vorig jaar onder de loep genomen.
Tot nu toe zijn al deze ideeën numerieke studies geweest. Vandaag zeggen een groep van het Institut Fresnel in Marseille en het grondverbeteringsbedrijf Menard, beide in Frankrijk, dat ze een seismische onzichtbaarheidsmantel hebben gebouwd en getest in een alluviaal bekken in Zuid-Frankrijk. Dat is de eerste keer dat een dergelijk apparaat is gebouwd.
Het geheim van onzichtbaarheidsmantels ligt in het construeren van een materiaal op een schaal die kleiner is dan de golflengte van de golven die het moet manipuleren. De juiste subgolflengtestructuren kunnen dan zo worden gerangschikt dat ze golven sturen.
Het Franse team creëerde zijn zogenaamde metamateriaal door drie rijen lege boorgaten van 5 meter diep te boren in een bassin van dichtgeslibde klei tot 200 meter diep. Vervolgens bewaakten ze het gebied met akoestische sensoren.
Het experiment bestond uit het creëren van golven met een frequentie van 50 Hertz en een horizontale verplaatsing van 14 mm vanaf een bron aan één kant van de array. Vervolgens maten ze de manier waarop de golven zich erover voortplantten.
Het Franse team zegt dat het metamateriaal de seismische golven sterk weerkaatste, die nauwelijks voorbij de tweede rij boorgaten doordrongen.
Het metamateriaal is ontworpen om te werken bij de specifieke golflengte die in de test wordt gebruikt en van seismische golven kan niet worden gegarandeerd dat ze dezelfde golflengte hebben. Maar door de array af te stemmen op de resonantiefrequentie van een gebouw, is de gedachte dat het nog steeds enige bescherming kan bieden.
Er zijn echter belangrijke kanttekeningen. Een probleem met dit soort array is dat de gereflecteerde golven uiteindelijk meer schade kunnen aanrichten aan gebouwen in de buurt. Daarom kijken sommige groepen naar metamaterialen die energie absorberen in plaats van sturen of reflecteren.
Toch zijn er zeker installaties die baat kunnen hebben bij dit soort bescherming. En aangezien het maken van deze arrays relatief eenvoudig lijkt, lijkt het slechts een kwestie van tijd voordat we ze in het echt in actie zullen zien.
Referentie: arxiv.org/abs/1301.7642 : Seismisch metamateriaal: hoe vrienden te schudden en golven te beïnvloeden?