“Newtoni hälliks” ristitud lauakaunistuse — tamiili otsa riputatud roostevabast terasest kuulide jada — modifitseeritud versiooni abil on California tehnoloogiainstituudi teadurid konstrueerinud võimsa lisanduse nii sõdurite kui arstide arsenali. Leiutist nimetatakse helikuulideks, vahendab Discovery News.

“Süsteemi ilu on selles, et see pole muud kui hunnik kuullaagreid, mida me spetsiaalsete raskustega kontrollime,” selgitab California tehnoloogiainstituudi professor ja ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences avaldatud uue artikli kaasautor Chiara Daraio. Laagritele avaldatud survet reguleerides saavad teadlased helilaineid hämmastaval määral võimendada ja fokuseerida, nii et need muutuvad Daraio sõnul äärmiselt hävitusjõuliseks.

Newtoni häll on vana mänguasi, kuid California tehnoloogiainstituudi teadlased, Alessandro Spadonia nende hulgas, on seda kohandanud uudse uurimisvaldkonna — metamaterjaliteaduse — jaoks, mille viimatiste saavutuste hulka kuulub näiteks Harry Potteri juttudest tuttav nähtamatuks muutev keep. Enamasti on metamaterjalide valmistamine keeruline ja aeganõudev.

Oma uurimuse raames reastasid teadlased 21 rida terasest kuullaagreid sülearvuti suuruse ja kujuga pinnale ning kinnitasid otstesse raskused, mille abil reguleerida igale reale avaldatavat survet. Seejärel pillasid teadlased väikese, umbes 20 cm läbimõõduga kuuli laagritele. Ülikiirkaamera abil jälgisid teadlased, kuidas rõhulained keskendusid ühteainsasse punkti mitme sentimeetri kaugusel metamaterjalist, mida kasutati akustilise läätsena.

Nii nagu luubiga on võimalik päikesekiiri koondades tekitada põletav valgusjuga, fokuseerib metamaterjal heli nõnda, et kõik helilained koonduvad samal ajal ühte konkreetsesse punkti. Teadlased ka võimendasid seda enam kui sada korda tugevamaks kui ühegi metamaterjaliga seni saavutatud on.

Daraio ja Spadonia manipuleeritud helilained olid inimkõrvaga tuvastamiseks liiga kõrged. Korralikult kuuldavasse vahemikku kohandatuna võib uus metamaterjal tavalisel inimhäälel lausutud sõnad muuta kõrva trummikile sekundi murdosaga rebestavaks plahvatuseks.

Kui helikuulid oleksid tavalised padrunikuulid, tähendaks metamaterjal võimet muuta kuumi tinatükikesi reaktiivjõul lendavateks granaatideks, mis koonduvad kõik korraga ühte kohta. Kahjustused, mida taolised kontsentreeritud survelained tekitada suudavad, oleksid rabavad.

Helikuulid liiguvad läbi õhu nagu normaalsedki kuulid. Erinevalt tavakuulidest võivad helikuulid aga vabalt liikuda ka vedelikes ja tahkes aines. Helikuule saaks kasutada sõjategevuses allveelaevu sulatavate lainete või tavarelvastusele üle jõu käivaid koopaid purustavate rõhu- ja šokilainete tekitamiseks.

Helikuulid ei hävita aga mitte ainult suuri objekte. Daraio kinnitusel võiksid tugevad fokuseeritud helilained ümbritsevaid kudesid kahjustamata põrmustada kõvu neerukivisid või hävitada halvaloomulisi kasvajaid.

Võimalikud on muudki, vähem destruktiivsed kasutusalad, osutas Daraio. Fokuseeritud helilained võiksid aidata inseneridel tuvastada nõrku sillatugesid või ennustada maanteeauke.

Avastuse sõjalised või meditsiinilised rakendused on praegu veel tulevikuperspektiiv, nentis Daraio. Ometi kujutavad helikuulid uurimuses osalenud Browni ülikooli professori L. B. Freundi sõnul tänu oma lihtsusele ja tõhususele märkimisväärset arengut.

“Inimesed on helilained fokuseerinud juba pikka aega,” ütleb Freund. “Kui aga tahate helilainega midagi korda saata, seab teie eesmärgile piirid helilaine intensiivsus.”

Nüüd, kus Daraio ja Spadonia on leidnud uue mooduse taoliste võimsate helilainete tekitamiseks, on helikuulide potentsiaalsete rakenduste ulatus tohutu.

“See uurimus on andnud uue mooduse arendatud rakenduslike seadmete väljatöötamiseks, ning selle viisid läbi noored teadlased väga loomingulisel moel,” ütleb Freund.