La fisica ha scoperto il sistema perfetto per assorbire il suono

I ricercatori del dipartimento di fisica dell'università di scienza e tecnologia di Hong Kong hanno dimostrato in modo sperimentale un sistema capace di assorbire perfettamente il suono. Le onde acustiche entrano e non esce niente. Niente di niente.

Per quanto ci piaccia immaginare la quiete totale, non si tratta, in realtà, di un fenomeno particolarmente naturale. Un isolante acustico può essere molto efficiente nell'assorbire una piccola fetta di suoni, ma un po' di quell'energia rimbalza sempre indietro. Si può pensare a un materiale che sia un agglomerato complesso di diversi strati con diverse viscosità, ognuna delle quali fatta apposta per smaltire una certa lunghezza d'onda del suono—un cosiddetto materiale a gradiente d'indice—ma immaginare un materiale del genere con proprio tutti gli strati necessari per catturare tutte le lunghezze d'onda di un suono non ha molto senso.

Ci sono altre soluzioni, però.

In un articolo pubblicato questa settimana su Applied Physics Letters, i ricercatori di Hong Kong descrivono un sistema di assorbimento molto più efficace (per quanto non completamente) composto da due risonatori, entrambi sintonizzati sulla stessa frequenza, che è di per sé "di pari impedenza" rispetto al medium di background, ovvero l'aria aperta o qualsiasi cosa circondi l'isolante acustico. Il risultato è un'interferenza distruttiva mangia-suoni.

Per scendere un po' più nei dettagli, potete pensare ad un risonatore come a qualcosa che vibra naturalmente a una certa frequenza. La cosa ha la sua importanza perché, ad una scala di sub-lunghezze d'onda, diventa sempre più difficile per qualsiasi materiale dissipare le onde ad energie così basse. La dissipazione è il risultato derivante da una sorta di "elasticità" del materiale, nel momento in cui ciò che deve essere dissipato (un'onda sonora) lo colpisce. Il risonatore fornisce questa "elasticità." Logico.

Ma c'è dell'altro. Lavorare contro il potenziale di assorbimento di un materiale è la reazione naturale dei risonatore alla radiazione acustica del medium circostante. Le onde sonore si vogliono disperdere, ma ora alla frequenza del risonatore. Il secondo risonatore è pronto e si sintonizza sulla giusta frequenza per creare un'interferenza distruttiva. Le onde che si sarebbero disperse sono così cancellate.

L'impresa si basa sugli esperimenti descritti in uno studio pubblicato l'anno scorso su Nature Materials da qualcuno dello stesso gruppo. Allora gli esperimenti si erano basati sull'uso di un materiale assorbente sottile insieme a uno strato molto riflettente, con un cuscinetto super sottile di aria nel mezzo. L'idea prevedeva che le prime onde filtrassero attraverso il materiale poco assorbente, rimbalzassero sulla superficie riflettente per scontrarsi con le onde in arrivo in modo tale da creare un'interferenza e neutralizzare il suono.

Anche la prima idea si basava su un conflitto di risonanze, ma la versione attuale riesce nello stesso intento senza lo strato di aria e la superficie riflettente aggiunta: ha uno strato solo.

Ciò che risulta dalla nuova e migliorata versione è una percentuale di silenzio del 99.7, secondo lo studio. Quiete, non c'è che dire.