Инженеры из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне (США) создали простое маскирующее устройство, функционирующее в ультразвуковом диапазоне.

Авторы ориентировались на известные конструкции, предназначенные для работы с электромагнитными волнами. Довольно давно было показано, что свойства метаматериалов можно моделировать с помощью LC-цепей: токи и напряжения в схеме с конденсаторами и катушками индуктивности служат аналогами электромагнитных полей в материале с некоторыми значениями диэлектрической (ε) и магнитной (μ) проницаемости. Задавая такие комбинации ε и μ, которые не встречаются в природе, физики наблюдают эффекты, характерные для метаматериалов.

В новой разработке эти идеи просто переносятся в область ультразвуковых волн. Круглое устройство, выполненное на алюминиевой пластине, имеет систему полостей (акустических «конденсаторов»), соединённых каналами («катушками индуктивности»). Варьируя геометрические параметры полостей и каналов, учёные добиваются нужного эффекта — скрывают предмет, находящийся в центральной области, радиус которой составляет 13,5 мм. Внешний радиус устройства равен 54,1 мм.

Рис. 1. Акустическое маскирующее устройство (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).

Для того чтобы протестировать возможности разработки, физики поместили в центр устройства стальной цилиндр, после чего опустили сборку в воду. На расстоянии в 165 мм от центра находился ультразвуковой источник, а с другой стороны был установлен гидрофон — прибор для приёма ультразвука.

Теоретически прототип должен функционировать на частотах от 40 до 80 кГц, но в эксперименте проверялись значения от 52 до 64 кГц; впрочем, электромагнитным маскирующим аналогам даже этот суженный диапазон покажется невероятно широким. Стальной цилиндр, как и само устройство, оказался надёжно спрятан.

К недостаткам текущего варианта устройства относится то, что оно работает в двумерном режиме. Перейти в три измерения не так уж и сложно: необходимые параметры структуры известны, а основная проблема заключается в том, чтобы изготовить модель.

Рис. 2. Упрощённая схема опыта (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).