Les dispositifs de dissimulation jouent un rôle central dans de nombreux programmes télévisés de science-fiction. Les scientifiques s'efforcent maintenant de sortir cette technologie du domaine dramatique de la science-fiction et de la rendre réelle. Amanda D. Hanford, à l'Université d'État de Pennsylvanie, prend les mesures d'introduction pour faire des capes de sol acoustiques. Ces matériaux redirigent les ondes en approche autour d'un objet sans disperser l'énergie des vagues, dissimulant l'objet des ondes sonores.

Lors de la 175e réunion de l'Acoustical Society of America, du 7 au 11 mai, 2018, à Minneapolis, Minnesota, Hanford décrira la physique derrière un bouclier acoustique sous-marin conçu dans son laboratoire.

Hanford et son équipe ont entrepris de concevoir un métamatériau qui peut permettre aux ondes sonores de se plier autour de l'objet comme s'il n'y était pas. Les métamatériaux présentent généralement des propriétés extraordinaires que l'on ne trouve pas dans la nature, comme une densité négative. Travailler, la maille élémentaire, le plus petit composant du métamatériau, doit être plus petite que la longueur d'onde acoustique de l'étude.

"Ces matériaux sonnent comme un concept totalement abstrait, mais le calcul nous montre que ces propriétés sont possibles, " dit Hanford. " Alors, nous travaillons à ouvrir les vannes pour voir ce que nous pouvons créer avec ces matériaux."

À ce jour, la plupart des métamatériaux acoustiques ont été conçus pour dévier les ondes sonores dans l'air. Hanford a décidé d'aller plus loin dans ce travail et d'accepter le défi scientifique de tenter le même exploit sous l'eau. L'occultation acoustique sous l'eau est plus compliquée car l'eau est plus dense et moins compressible que l'air. Ces facteurs limitent les options d'ingénierie.

Après plusieurs tentatives, l'équipe a conçu une pyramide de 3 pieds de haut à partir de plaques d'acier perforées. Ils ont ensuite placé la structure sur le sol d'un grand réservoir de recherche sous-marin. A l'intérieur du réservoir, un hydrophone source produit des ondes acoustiques entre 7, 000 Hz et 12, 000 Hz, et plusieurs hydrophones récepteurs autour du réservoir surveillaient les ondes acoustiques réfléchies.

L'onde réfléchie par le métamatériau correspondait à la phase de l'onde réfléchie par la surface. En outre, l'amplitude de l'onde réfléchie par l'objet masqué a légèrement diminué. Ces résultats démontrent que ce matériau pourrait rendre un objet invisible aux instruments sous-marins comme le sonar.

En utilisant la transformation de coordonnées linéaires, les chercheurs ont pu cartographier la surface plane du fond du réservoir et ont déterminé que l'espace était compressé en deux régions de dissimulation triangulaires constituées du métamatériau conçu.

Ces résultats montrent le potentiel de contribuer aux applications du monde réel, tels que des matériaux acoustiques pour amortir le son et paraître invisible sous l'eau.