Fuente: Notiulti
OXFORD, Mississippi – Investigadores de la Universidad de Mississippi han descubierto que ciertas ondas sonoras no solo avanzan en línea recta, sino que también se desvían ligeramente hacia los costados. Esta nueva comprensión del movimiento podría favorecer el desarrollo de herramientas acústicas más precisas.
Likun Zhang, profesor asociado en física y astronomía y científico senior en el National Centre for Physical Acoustics, publicó junto a su equipo un estudio sobre el comportamiento de las ondas sonoras en espiral en Physical Review Letters, una prestigiosa revista dedicada a la investigación en física.
Este experimento marca la primera vez que se mide el Efecto Hall aplicado al ámbito acústico. Tradicionalmente, este efecto ocurre cuando una corriente eléctrica que avanza es desviada lateralmente por una influencia externa, como un campo magnético.
“Hace aproximadamente cinco años, nuestro grupo propuso extender el concepto del Efecto Hall a la acústica, prediciendo que sería posible”, explicó Zhang. “Ahora podemos afirmar experimentalmente: ‘Aquí está esa desviación y podemos comprobar su existencia’.”
El entendimiento de este fenómeno podría facilitar un mejor control sobre las ondas sonoras estructuradas, beneficiando tecnologías como instrumentos médicos y comunicaciones basadas en sonido. Un ejemplo son las pinzas acústicas, que emplean ondas sonoras para manipular partículas tan diminutas como un nanómetro. Para referencia, un cabello humano tiene un grosor cercano a 100.000 nanómetros.
Cuando se requiere tal grado de precisión, conocer cómo el Efecto Hall afecta al sonido puede ser clave para diseñar dispositivos más eficientes.
“Esto es fundamental para comprender la física detrás de las ondas sonoras y también para aplicaciones prácticas”, afirmó Zhang. “Por ejemplo, podemos utilizar este haz para girar objetos como si fuera una llave de tuercas sónica.
“En ingeniería biomédica podría facilitar la mezcla de fluidos o el movimiento de micropartículas dentro de células o tejidos; asimismo, tendría usos en comunicaciones acústicas, especialmente en ambientes submarinos.”
Zhang y su equipo emplearon haces de vórtice —ondas sonoras que giran mientras avanzan— para lograr desviar levemente la dirección del haz al hacerlo pasar por una superficie diseñada especialmente, alterando así el momento angular del haz y demostrando por primera vez el Efecto Hall acústico orbital.
“El Efecto Hall fue descubierto a fines del siglo XIX y es considerado uno de los hallazgos experimentales fundamentales en la física del estado sólido”, comentó Kevin Beach, presidente y profesor asociado de física y astronomía en Ole Miss. “El Dr. Zhang y sus colaboradores han evidenciado que un efecto análogo puede manifestarse con ondas acústicas mediante metamateriales.
“Este logro es impresionante y resulta fascinante ver cómo la física del Efecto Hall aparece en un contexto tan inesperado.”
Tal como anticipó el equipo en su publicación de 2021, la desviación del haz de vórtice es muy pequeña y compleja de medir. Sin embargo, a diferencia de estudios previos realizados en modelos digitales idealizados, esta vez fue un experimento físico real donde cualquier mínima variación podía alterar los resultados.
“Estamos ante una interacción novedosa entre sonido y materiales que no había sido identificada antes”, señaló Nathan Murray, director del centro de acústica. “Comprender efectos tan sutiles puede abrir camino a nuevos diseños tecnológicos que utilicen sonidos para detectar o incluso mover objetos diminutos.
“Investigaciones como esta fortalecen los cimientos científicos esenciales para futuras innovaciones acústicas.”
Este contenido fue hecho con la asistencia de una inteligencia artificial y contó con la revisión del editor/periodista.
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