Дослідники з Єльського університету знайшли спосіб зробити це – змусити звук текти в одному напрямку – в рамках фундаментальної технології, яка присутня в усьому: від мобільних телефонів до детекторів гравітаційних хвиль.

Більш того, дослідники використовували ту ж ідею, щоб контролювати потік тепла в одному напрямку. Відкриття пропонує нові можливості для поліпшення електронних пристроїв, в яких використовуються акустичні резонатори.

Результати, отримані в лабораторії Джека Харріса з Єльського університету, опубліковані 4 квітня в онлайн-випуску журналу Nature.

«Це експеримент, в якому ми прокладаємо односторонній шлях для звукових хвиль», – сказав Харріс, професор фізики Єльського університету. «Зокрема, у нас є два акустичних резонатора. Звук, що зберігається в першому резонаторі, може просочуватися в другій, але не навпаки ».

Харріс сказав, що його команда змогла досягти результату за допомогою «тонкої настройки» – точніше, настройки лазера – яка може послаблювати або посилювати звукову хвилю в залежності від напрямку звукової хвилі.

Потім дослідники вивели свій експеримент на інший рівень. Оскільки тепло складається в основному з вібрацій, вони застосували ті ж ідеї до потоку тепла від одного об’єкта до іншого.

«Використовуючи наш трюк з одностороннім звуком, ми можемо створити потік тепла з точки A в точку B або з точки B в точку A, незалежно від того, яка з них холодніше або гаряче», – сказав Харріс. «Це все одно що кинути кубик льоду в склянку з гарячою водою, і кубики льоду стануть все холодніше й холодніше, а вода навколо них – все тепліше і тепліше. Потім, змінивши одну настройку на нашому лазері, тепло буде текти звичайним чином, і кубики льоду поступово нагріваються і тануть, а рідка вода трохи остигає. Хоча в наших експериментах тепло обмінюються НЕ кубиками льоду і водою, а двома акустичними резонаторами ».

Хоча деякі з найпростіших прикладів акустичних резонаторів можна знайти в музичних інструментах або навіть автомобільних вихлопних трубах, вони також зустрічаються в різній електроніці. Вони використовуються в якості датчиків, фільтрів і перетворювачів через їх сумісності з широким діапазоном матеріалів, частот і виробничих процесів.

На зображенні гнучка мембрана (сірий квадрат) служить акустичним резонатором, поміщеним між двома дзеркалами. Коли лазерний світло потрапляє між дзеркалами, він багато разів проходить через мембрану. Сила, яка надається лазерним променем, використовується для управління коливаннями мембрани. (Зображення надано Harris Lab)