Teknikkens grænseland: kulpturer fjerner trafikstøj

Parkers og torves skulpturer plejer at være ren pynt men Fran cisco Meseguer på instituttet for materialevidenskab i Madrid har opdaget, at en af byens skulpturer funger som støjdæmper. Det minimalistiske kunstværk bestående af lodrette metalstænger fungerede som et akustisk filter. Meseguer gik hjem og eksperimenterede med aluminiumsstænger af forskellige dimensioner og rumlige placeringer. Det kom der endnu mere effektive lydfiltre ud af. Meseguer kalder strukturerne for soniske krystaller. De påvirker nemlig lydbølger på samme måde som fotoniske krystaller påvirker lysbølger. En fotonisk krystal kan bestå af en siliciumplade med et mønster af huller, som er på størrelse med lysets bølgelængde.

Forskellen i brydningsindeks imellem pladen og luften i hullerne giver en diffraktion af lyset. Destruktiv inter ferens medfører, at et bånd af bølgelængder "forsvinder". Der opstår et såkaldt fotonisk båndgab. For lydbølger kan man opnå det samme, et sonisk båndgab, ved at lade lydbølger interferere efter at have passeret en sonisk krystal med huller eller spalter på stør relse med lydens bølgelængde. Lydens hastighed er ca. 340 meter i sekundet, så en frekvens på 3.400 hertz svarer til en bølge længde på ti centimeter. Me se guer placerede et sæt af en meter lange, fire centimeter tykke aluminiumscylindre i et hexagonalt mønster. Hver stang havde seks naboer, symmetrisk placeret med 6,35 centimeter imellem stængernes centerakser. Lydbølgerne, der passerede denne krystal, havde nedsat hastighed på 270 meter i sekundet. Den har altså et brydningsindeks på 1,3. Lydkrystallens lydgab bestod af frekvenser i området 2.300-3.300 Hz. En af Meseguers kollegaer, Sánchez-Dehesa, fortæller, at hans mål er at fremstille soniske krystaller, som ligefrem ændrer lyden, så for eksempel trafikstøj, der rammer krystallen, bliver filtreret, så lyden på den anden side er mere udholdelig måske ligefrem behagelig som vindens blæsen i trætoppene, siger han.

Men de to spanske forskere har endnu større planer. De vil beskytte bygninger mod jord skælvsbølger. De har foretaget de indledende forsøg ved at danne en sonisk krystal i et marmorbrud. De borede 160 centimeter dybe huller i et mønster, som svarede til aluminiumsstængernes ophængt i loftet hjemme i laboratoriet. Marmorens huller var seks centimeter i diameter, og afstanden mellem de cylindriske hullers centre i det hexa go nale mønster var 14 centimeter.

Et jordskælv blev simuleret ved at lade stålkugler dumpe ned på marmorfladen. Sensorer målte transmissionen af lydbølgerne igennem den soniske krystal. Der var en tydelig dæmpning af vibrationerne. Kan man udslukke bølgerne fra et helt jordskælv med denne teknik? Næppe. Det ville kræve huller med diametre på flere hundrede meter og med en dybde på mindst en kilometer, har Sánchez-Dehesa beregnet. Men enkelte bygninger kan sikkert beskyttes imod de ødelæggende vibrationer under et jordskælv, hævder han. (New Scientist 23/3-02). nbo