Forscher wollen Schall und Wärme beamen
Konzept der Yale University stellt mit Resonatoren und Laser die Physik auf den Kopf
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Künstlerische Darstellung der Schall-Einbahnstraße (Grafik: Harris-Lab/yale.edu) |
New Haven (pte019/04.04.2019/12:30) Eine Einbahnstraße für Schallwellen haben Forscher der Yale University http://yale.edu entwickelt. Menschen, die in Raum 1 sitzen, können hören, was in Raum 2 erzählt wird. Umgekehrt ist es unmöglich. Zwischen den Räumen wird ein Gerät platziert, das Schall nur in eine Richtung passieren lässt. "Wir setzen zwei Resonatoren ein", so Projektleiter Jack Harris. Das sind Membranen, die schwingen, wenn sie eine Schallwelle einer bestimmten Frequenz trifft. Schall, der im ersten Resonator gespeichert wird, geht in den zweiten über. Doch der Rückweg ist versperrt.
Laser beeinflusst Membranen
Als Hilfsmittel setzen die Wissenschaftler einen Laser ein, der die Membranen so verändert, dass Schallwellen verstärkt oder geschwächt werden, je nachdem, welche Richtung diese haben. Auf Schall haben es die Forscher allerdings weniger abgesehen. Sie interessiert vielmehr der Transport von Wärme in eine Richtung. Wärme lässt sich als Vibration deuten, die umso stärker wird, je höher die Temperatur ist.
"Mit unserem Einbahnstraßen-Konzept können wir Wärme von Punkt A nach Punkt B transportieren, ganz gleich, welcher der beiden der wärmere ist", sagt Harris. Er vergleicht das mit einem Eiswürfel, der in ein Glas mit warmem Wasser geworfen wird. Normalerweise schmilzt er und das Wasser erkaltet. Aufgrund der Einbahnstraßen-Eigenschaft passiert das Umgekehrte: Der Eiswürfel wird kälter, das Wasser wärmer.
Paradoxes Gedankenexperiment
Durch eine kleine Änderung am Laser lasse sich das Paradoxon aber auflösen. Wärme und Kälte nähmen wieder den üblichen Weg. "In unserem Experiment geht es nicht um Eiswürfel und Wasser, sondern um zwei akustische Resonatoren", erklärt der Physiker. Er glaubt, dass seine Entwicklung Resonatoren verbessert, die sich in vielen elektronischen Geräten befinden, etwa in Mikrofonen und Lautsprechern. Die Technik ließe sich nutzen, um überschüssige Wärme, wie sie beispielsweise mikroelektronische Bauteile produzieren, abzutransportieren.
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