La recente scoperta di un team di ricercatori della Penn State College of Engineering ha aperto nuove prospettive nel campo dell’acustica. Grazie a un innovativo metodo per controllare il suono, è ora possibile ascoltare musica o informazioni senza l’uso di cuffie e senza disturbare le persone circostanti. Questa tecnologia, descritta in uno studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, potrebbe rivoluzionare il modo in cui interagiamo con l’ambiente sonoro.
Comprendere il suono
Il suono è una vibrazione che si propaga attraverso l’aria come un’onda. La sua altezza è determinata dalla frequenza delle vibrazioni: frequenze basse producono suoni profondi, mentre frequenze alte generano suoni acuti. Un aspetto interessante del suono è il fenomeno della diffrazione, che consente alle onde sonore di espandersi nello spazio mentre viaggiano. Questo rende particolarmente complesso il controllo del suono, poiché tende a diffondersi in tutte le direzioni.
Il funzionamento della tecnologia innovativa
Nel loro studio, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per limitare la percezione del suono a specifiche aree, creando zone sonore localizzate chiamate “enclave udibili”. Per raggiungere questo obiettivo, hanno utilizzato fasci di ultrasuoni che si piegano autonomamente, grazie a materiali specializzati noti come metasuperfici acustiche. Questi ultrasuoni, che operano a frequenze superiori a quelle udibili dall’orecchio umano, possono interagire con gli oggetti in modi unici e penetrare attraverso vari materiali. Gli autori dello studio hanno dichiarato: “Abbiamo utilizzato gli ultrasuoni come vettore per il suono udibile, permettendo di trasportare il suono in silenzio e renderlo udibile solo quando necessario”.
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Il processo di creazione delle enclave udibili
Per generare un’enclave udibile, i ricercatori hanno impiegato due fasci di ultrasuoni a frequenze differenti. Quando questi fasci si intersecano, producono una nuova onda sonora a una frequenza udibile solo in quella specifica area. Gli autori hanno spiegato che il fenomeno chiave è la “generazione di frequenza di differenza“. Quando due fasci ultrasonici, ad esempio a 40 kHz e 39,5 kHz, si sovrappongono, creano una nuova onda sonora di 0,5 kHz, udibile dalle persone solo nel punto di intersezione. Questo approccio consente di trasmettere suoni a individui o luoghi specifici senza disturbare le persone nelle vicinanze.
Potenziali applicazioni della tecnologia
Attualmente, i ricercatori sono riusciti a propagare suoni a una distanza di circa un metro, raggiungendo un volume di circa 60 decibel, simile a quello di una conversazione normale. Sebbene la tecnologia necessiti di ulteriori perfezionamenti, le sue applicazioni future potrebbero essere molteplici. Si potrebbero immaginare audio-guide nei musei senza l’uso di cuffie, indicazioni stradali ascoltabili in auto senza disturbare i passeggeri e una significativa riduzione dell’inquinamento acustico nelle aree urbane. La possibilità di controllare il suono in questo modo rappresenta un passo avanti significativo nel miglioramento dell’esperienza uditiva quotidiana.