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Après la cape d' invisibilité voilà la cape du silence

La première cape de silence

Pablo631/Big Stock Photos
Des physiciens ont construit une sorte de bouclier qui dissimule les objets à leur environnement sonore.

Les fans de Harry Potter connaissaient la cape d’invisibilité. Voici à présent la cape de silence, sortie du département des sciences mécaniques et d’ingénierie de l’université de l’Illinois, aux États-Unis [1] . Tenant dans la paume de la main, elle fait disparaître de l’environnement sonore n’importe quel objet placé en son centre. Ou plus précisément de l’environnement ultrasonore marin, le dispositif ne fonctionnant - c’est l’une des ses principales limites - que sous l’eau et vis-à-vis des ultrasons. Il pave toutefois la voie vers de futures applications où l’on cherche à manipuler les sons.

Concrètement, la cape de silence a des airs de disque compact. Elle se présente sous la forme d’un disque d’aluminium, dans lequel a été creusé un réseau de minuscules canaux. Parmi ses inventeurs, on compte Nicholas Fang, qui avait déjà inscrit à son palmarès le développement d’une « lentille » capable de focaliser les sons sous l’eau. Comme cette lentille, le principe de la cape de silence peut d’ailleurs se résumer à celui d’un dispositif de guidage d’ondes sonores.

DR Shu Zhang / university of Illinois, Urbana-Champaign
DR Shu Zhang / university of Illinois, Urbana-Champaign

A gauche, un objet (petit disque gris) placé au centre du dispositif perturbe la propagation des ultrasons qui viennent du bas. A droite, grâce à la cape (grand disque vert) placée sur l'objet, la propagation se fait presque comme si l'objet n'existait pas.

Une fois plongé dans l’eau, le disque agit en effet comme un réflecteur d’ultrasons : il intercepte les ondes avant qu’elles viennent percuter le dispositif et les fait contourner l’objet, avant de les renvoyer dans leur direction originelle. Finalement, tout se passe comme si les ondes avaient traversé l’objet en ligne droite. Fang et son équipe ont testé la cape en camouflant un cylindre d’acier d’un centimètre de diamètre. Les images qu’ils ont publiées du champ sonore, capturé à l’aide d’un micro, montrent clairement qu’elle supprime les réflexions d’ondes qui normalement auraient eu lieu sur le cylindre.

Limitations

« C’est une jolie réalisation expérimentale », observe Sébastien Guenneau, de l’institut Fresnel, à Marseille, qui lui-même avait dévoilé il y a deux ans un dispositif très proche dans son principe, mais pour les ondes mécaniques (il préservait une région dans un bassin des vagues qui agitaient la surface ailleurs). Le chercheur pointe toutefois une limitation de l’invention de Fang : « Une vraie cape de silence doit fonctionner à trois dimensions et pas seulement dans un plan comme celle de Fang. Avec mon équipe, nous travaillons sur cet objectif. Il y a deux voies possibles pour réaliser une cape tridimensionnelle : concevoir une structure à l’architecture très compliquée ou bien jouer sur la compressibilité des matériaux, c’est-à-dire faire cohabiter dans la cape deux matériaux aux propriétés élastiques différentes ».

L’autre limitation - la restriction aux ultrasons - n’en est pas une d’après Nicholas Fang. « Notre étude expérimentale indique que le design de la cape est transposable à d’autres fréquences », affirme-t-il dans l’article, sans préciser s’il inclut les longueurs d’onde audibles ni, par ailleurs, si sa cape fonctionnera un jour dans l’air. Si ces obstacles tombaient, une cape de silence pourrait, par exemple, rendre indétectables les sous-marins ou améliorer l’acoustique d’une salle de concert en effaçant du champ sonore les piliers de soutènement. En médecine, une cape antiultrasons pourrait servir à affiner les diagnostics réalisés par échographie en effaçant les réflexions parasites de certains tissus biologiques.



05/03/2011
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