Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Sualtı metamaterial səpələyicilərinin əsas nümunələrini yenidən nəzərdən keçirməklə akustik Baldin cəmi qaydasının simulyasiya əsaslı yoxlanılması. Mənbə: Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/dbs8-g68w

Çində tədqiqatçılar bu yaxınlarda səsin müəyyən fiziki xüsusiyyətləri ilə necə səpələndiyini tənzimləyən kvantdan ilhamlanan bir qayda aşkar etdilər. Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş tədqiqatı optimal, genişzolaqlı səs bloklamasına malik materiallar dizayn etmək qabiliyyətinə gətirib çıxara bilər.

Akustik metamaterial mühəndisliyini tənzimləyən qaydalar

Akustikadakı kütlə qanunu deyir ki, divar nə qədər sıx olarsa, səs dalğalarını bir o qədər effektiv şəkildə bloklayır. Daha dəqiq desək, vahid sahəyə düşən kütlənin hər ikiqat artması ilə səs ötürmə itkisi təxminən 6 desibel artır. Lakin bu qanun həmişə keçərli olmur. Akustik metamateriallar səsi ənənəvi kütlə qanununu pozan şəkildə manipulyasiya edə bilər və bu da səsin gizlədilməsi və mükəmməl udulması kimi tətbiqlərə imkan verir.

Akustik metamateriallar səs dalğalarını təbii materiallarla mümkün olmayan şəkildə manipulyasiya etmək, istiqamətləndirmək və idarə etmək üçün hazırlanmışdır. Bu materiallar mənfi kütlə sıxlığı və ya mənfi qırılma indeksi kimi ekzotik xüsusiyyətlərə nail olmaq üçün dövri “vahid hüceyrələr”dən istifadə edərək alt dalğa uzunluğu miqyasında hazırlanmışdır ki, bu da səs-küyün həddindən artıq ləğvinə və səs marşrutlaşdırmasına imkan verir.

Yeni tədqiqatın müəllifləri yazırlar ki, “Əslində, metamateriallar digər tezliklərdən vəziyyət sıxlığından istifadə etməklə geniş dinamik xüsusiyyətlər yaratmaq üçün modları müəyyən bir maraq dairəsində cəmləşdirə bilər. Bu, dalğa
fokuslanması, gizlədilməsi, görüntüləmə, cımbızlama və mükəmməl udma kimi maraqlı tətbiqlərə imkan verir. Lakin kütlə qanunu materialların səbəb-nəticə dispersiyasını nəzərə almır və həddindən artıq aşağı tezliklərdə (sərtlik nəzarət bölgəsi) və ya həddindən artıq yüksək tezliklərdə (yüksək tərtibli modların ortaya çıxdığı yer) tətbiq olunmaya bilər”.

Metamaterial mühəndisliyi tez-tez rezonansa əsaslandığı üçün tezliklər arasında performansa daxili məhdudiyyətlər mövcuddur. Xüsusilə, bir materialın fiziki xüsusiyyətlərini bütün tezliklərdə səsi bloklamaq və ya səpmək qabiliyyəti ilə əlaqələndirən məlum universal bir qayda yox idi.

Kvant qaydasının akustik analogiyası

Tədqiqatçılar bir tezlik diapazonunda bir metamaterialın performansının yaxşılaşdırılmasının digər tezlik diapazonuna necə təsir edəcəyini öyrənmək istəyirdilər. Bunu etmək üçün onlar kvant fizikasından Baldin cəmi qaydasının analoqu kimi xidmət edən akustik səpələnməni tənzimləyən cəm qaydasını çıxardılar. Baldin cəmi qaydası subatom hissəciklərinin “sərtliyini” və ya polyarizasiyasını onların bütün mümkün tezliklər üzərində radiasiyanı necə udması ilə əlaqələndirir və nüvənin yalnız müəyyən miqdarda foton səpələ biləcəyini göstərir. Nüvə bir tezlik diapazonunda daha çox foton səpələdikdə, digər tezlik diapazonlarında daha az foton səpələməlidir.

Akustik versiya göstərdi ki, bir materialın səs dalğalarını səpmək qabiliyyəti onun statik kütləsi və sərtliyi ilə əsaslı şəkildə məhduddur. Bu o demək idi ki, bir tezlik diapazonunda daha çox akustik dalğa səpələnərsə, digərində daha az dalğa səpələnib.

Komanda həmçinin nəticələri Helmholtz və dipol rezonatorları da daxil olmaqla klassik akustik metamaterial dizaynlarının ədədi simulyasiyaları və daha sonra hava kanallarında üç növ rezonator üzərində eksperimental sınaqlarla təsdiqlədi. Təcrübələr üçün onlar səs ötürülməsini ölçdülər və cəm qaydasından əldə edilən proqnozlarla müqayisə etdilər. Bu ölçmələr və proqnozlar uyğun gəldi və cəm qaydasının işlədiyini təsdiqlədi və ənənəvi dizaynlardan daha geniş səs bloklama bant genişliyi göstərdi.

Tədqiqat müəllifləri izah edirlər ki, “Akustik Baldin cəmi qaydası proqnozlaşdırıcı vasitə kimi xidmət edir: Aşağı tezlikli σ ext-i maksimum dərəcədə basdırmaqla səpələnmə resursları daha yüksək tezliklərə yenidən paylanır və bu da əməliyyat bant genişliyini genişləndirir”.

Tədqiqat birölçülü səs yayılmasına yönəlsə də, tədqiqatçılar çərçivənin 2D və 3D sistemlərə genişləndirilə biləcəyini və potensial olaraq bir sıra akustik texnologiyalara təsir göstərə biləcəyini söyləyirlər. İşin potensial tətbiqləri genişdir, o cümlədən binalar, nəqliyyat vasitələri və sənaye müəssisələri üçün təkmilləşdirilmiş səs izolyasiya materialları, ventilyasiya sistemləri üçün daha səmərəli və kompakt səsboğucular və ya hətta tibbi ultrasəs və ya sonar texnologiyalarında istifadə.

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Sichao Qu və digərləri, Optimal Səbəb Səpələnməsi üçün Kvant Baldin Cəm Qaydasının Akustik Analogiyası, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/dbs8-g68w . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2601.02630

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv  

Əsas anlayışlar

akustik dalğaAkustikaBu hekayənin arxasında kim dayanır?

Krystal Kasal

Fizika üzrə magistr dərəcəsi olan sərbəst elm yazıçısı. Beş illik klinik tədqiqat və fizika təhsili təcrübəsi. Elmi ünsiyyətçi. Tam profil →

Qeb Klark

İngilis dili üzrə magistr dərəcəsi, 2021-ci ildən bəri mətn redaktoru, ali təhsil və səhiyyə sahəsində təcrübəyə malikdir. Etibarlı elm xəbərlərinə həsr olunub. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan çox səyahət etmişəm. Tam profil →

© 2026 Science X Network