Akustična „crna rupa“ guta odjeke i može se ugraditi u postojeće cijevi

Crne rupe u svemiru privlače sve što im se previše približi, ali nova „crna rupa“ iz laboratorija nema veze s gravitacijom. Ona ne usisava svjetlost ni materiju. Njezina je zadaća mnogo prizemnija: smanjiti odjeke koji putuju kroz cijevi, ventilacijske kanale i industrijske sustave.

Istraživači su razvili akustični uređaj koji koristi ideju postupnog usporavanja zvučnih valova. Kada zvuk uđe u pravilno oblikovanu strukturu, njegova se valna duljina skraćuje, energija se koncentrira prema kraju, a sve manje vala vraća se prema izvoru. U idealnom slučaju promatraču bi se činilo kao da cijev nema završetak.

U konvencionalnim izvedbama prstenovi i šupljine ugrađuju se izravno u stijenku cijevi. To može dobro funkcionirati, ali otežava naknadnu ugradnju. Ako se već postojeći ventilacijski ili industrijski sustav želi poboljšati, potrebno je mijenjati cijelu konstrukciju. Nova je ideja zato jednostavna: prstenove postaviti na središnju šipku i cijeli sklop umetnuti u postojeću cijev.

Prototip je izrađen 3D ispisom. Bio je dug 15 centimetara i sastojao se od 29 prstenova različitih promjera. Razmaci između prstenova ponašaju se kao šupljine koje mijenjaju način širenja zvuka. Kako se val kreće prema kraju, usporava i sve veći dio energije gubi kroz trenje i izmjenu topline između zraka i površina uređaja.

Istraživači su prototip postavili u impedancijsku cijev, laboratorijski uređaj za mjerenje ponašanja zvučnih valova. Umjesto stvarnog vikanja koristili su zvučnik koji je slao frekvencije kroz cijev, a mikrofoni su mjerili koliko se zvuka vraća. Rezultati su se uglavnom podudarali s računalnim simulacijama. Uređaj nije potpuno uklonio odjek, ali je smanjio refleksiju u širem rasponu frekvencija od uspoređenog klasičnog dizajna.

Naziv „crna rupa“ ovdje je korisna analogija, ali ne treba je shvatiti doslovno. Astrofizička crna rupa zakrivljuje prostor-vrijeme i stvara horizont iz kojega ni svjetlost ne može pobjeći. Akustični uređaj samo mijenja geometriju kanala i način na koji se val širi. Zvuk se ne uništava; njegova se energija uglavnom rasipa kao toplina.

Moguće primjene nalaze se u prigušivačima, ventilaciji, industrijskim ispuhima i vodovima u kojima refleksije stvaraju buku. Istraživači razmatraju i izvedbe za sobnu akustiku. Ipak, ostaju praktični problemi. Čestice mogu začepiti male šupljine, a temperatura, tlak i strujanje zraka mogu promijeniti ponašanje uređaja.

Najveća prednost novog dizajna nije samo u tome što „guta“ zvuk. Važnije je što ga je moguće proizvesti odvojeno od cijevi i naknadno ugraditi. To pretvara zanimljiv laboratorijski koncept u rješenje koje bi se lakše moglo testirati u stvarnim sustavima.