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Erster Test des seismischen Unsichtbarkeitsumhangs
Die Fähigkeit, elektromagnetische Wellen um Regionen des Weltraums zu lenken, hat die Optik revolutioniert und ein weltweites Interesse an Unsichtbarkeitsumhängen im Stil von Harry Potter geweckt. Aber nicht nur Photonen sind das Ziel dieser Geräte.
Auch verschiedene Ingenieure und Physiker haben mit der Arbeit an akustischen Versionen begonnen, die den Klang steuern. Insbesondere haben einige Gruppen begonnen, darüber nachzudenken, wie diese Technologie verwendet werden könnte, um seismische Wellen um Gebäude herum zu lenken. Die Idee wäre, hochwertige Gebäude wie Atomkraftwerke oder Flughäfen zu schützen. Genau einen solchen Vorschlag haben wir letztes Jahr geprüft.
Bisher waren all diese Ideen numerische Studien. Heute gaben eine Gruppe des Institut Fresnel in Marseille und des Bodenverbesserungsspezialisten Menard, beide in Frankreich, an, einen seismischen Unsichtbarkeitsmantel in einem Schwemmbecken in Südfrankreich gebaut und getestet zu haben. Das ist das erste Mal, dass ein solches Gerät gebaut wurde.
Das Geheimnis der Unsichtbarkeitsumhänge liegt darin, ein Material in einer Größenordnung zu entwickeln, die kleiner ist als die Wellenlänge der Wellen, die es manipulieren muss. Die entsprechenden Sub-Wellenlängen-Strukturen können dann so angeordnet werden, dass sie Wellen lenken.
Das französische Team schuf sein sogenanntes Metamaterial, indem es drei Reihen leerer Bohrlöcher in 5 Meter Tiefe in einem bis zu 200 Meter tiefen Becken aus Schluffton bohrte. Anschließend überwachten sie den Bereich mit akustischen Sensoren.
Das Experiment bestand darin, Wellen mit einer Frequenz von 50 Hertz und einer horizontalen Verschiebung von 14 mm von einer Quelle auf einer Seite des Arrays zu erzeugen. Dann maßen sie, wie sich die Wellen darin ausbreiteten.
Das französische Team sagt, dass sein Metamaterial die seismischen Wellen stark reflektierte, die kaum über die zweite Bohrlochlinie hinausdrangen.
Das Metamaterial ist so konzipiert, dass es bei der im Test verwendeten spezifischen Wellenlänge arbeitet, und es kann nicht garantiert werden, dass seismische Wellen dieselbe Wellenlänge aufweisen. Aber wenn man das Array an die Resonanzfrequenz eines Gebäudes anpasst, könnte es dennoch einen gewissen Schutz bieten.
Es gibt jedoch wichtige Vorbehalte. Ein Problem bei dieser Art von Anordnung besteht darin, dass die reflektierten Wellen am Ende mehr Schaden an Gebäuden in der Nähe anrichten könnten. Aus diesem Grund beschäftigen sich einige Gruppen mit Metamaterialien, die Energie absorbieren, anstatt sie zu lenken oder zu reflektieren.
Dennoch wird es sicherlich Anlagen geben, die von dieser Art des Schutzes profitieren könnten. Und da das Erstellen dieser Arrays relativ einfach aussieht, scheint es nur eine Frage der Zeit zu sein, bis wir sie wirklich in Aktion sehen.
Ref: arxiv.org/abs/1301.7642 : Seismisches Metamaterial: Wie kann man Freunde erschüttern und Wellen beeinflussen?