L'assorbimento delle onde dell'acqua è il processo attraverso il quale le onde dell'acqua perdono la loro energia, riducendo così il loro impatto sulle coste o su altre strutture solide che le circondano. Abilitare questo processo di assorbimento in contesti reali potrebbe aiutare a proteggere le coste e le strutture dai danni causati dalle onde in condizioni meteorologiche estreme.
I ricercatori dell’Università CNRS della Sorbona, dell’Institut Polytechnique de Paris, dell’Università di Bristol, dell’Université CNRS di Le Mans e dell’Université PSL CNRS cercano da decenni di ideare strategie efficaci per consentire l’assorbimento efficiente delle onde dell’acqua. In un recente articolo pubblicato su Physical Review Letters , hanno introdotto una nuova promettente strategia, basata su un concetto introdotto dai fisici americani Stanley Autler e Charles Townes negli anni '50.
"Lavoriamo da quasi 20 anni sui problemi legati alle onde marine e da circa cinque anni ci siamo concentrati su problemi specificamente legati all'assorbimento di queste onde per la protezione delle coste o delle strutture offshore", Agnès Maurel, coautore dell'articolo, ha detto a Phys.org. "A tal fine, abbiamo sviluppato strategie basate su meccanismi di risonanza, come nel caso di questo studio."
Nel loro articolo, Maurel e i suoi colleghi hanno introdotto una nuova strategia per realizzare il perfetto assorbimento risonante delle onde d’acqua guidate, che si basa su un effetto di risonanza noto come scissione di Autler-Townes. Questo è un effetto fisico che si verifica nei sistemi risonanti a due livelli, caratterizzato da una divisione di due stati di transizione in stati "doppietti" più piccoli separati dalla cosiddetta oscillazione di Rabi.
La scissione di Autler-Townes è stata realizzata e osservata in vari sistemi fisici, dalle sorgenti di radiofrequenza ai laser e agli atomi. Nell'ambito del loro studio, Maurel e i suoi colleghi hanno cercato di sfruttare questo effetto ormai consolidato per controllare la propagazione delle onde d'acqua guidate.
"Questo risultato sperimentale deriva da un'analisi teorica del meccanismo di risonanza che abbiamo pubblicato l'anno scorso, che abbiamo adattato allo scopo specifico di assorbire le onde dell'acqua", ha spiegato Maurel. "Léo-Paul Euvé, attraverso il suo approccio innovativo all'implementazione di esperimenti e misurazioni ottiche in laboratorio, è riuscito infine a dimostrare l'efficacia di questo meccanismo."
I ricercatori hanno dimostrato l'efficacia della strategia da loro proposta per controllare teoricamente, in simulazioni numeriche e sperimentalmente la propagazione delle onde dell'acqua. Nei loro esperimenti, sono stati in grado di realizzare l'assorbimento completo delle onde d'acqua guidate, utilizzando un diffusore puntiforme asimmetrico attentamente progettato, composto da due canali laterali risonanti ravvicinati collegati a una guida.
"L'efficienza dell'assorbimento, cioè la completa soppressione delle onde riflesse e trasmesse da un dispositivo sub-lunghezza d'onda, è il risultato che ci sembra più significativo", ha detto Maurel. "Le applicazioni pratiche riguardano ovviamente la progettazione di tali sistemi per la protezione delle coste e, in generale, per tutte le strutture sul o in prossimità del mare."
La strategia proposta da questo gruppo di ricerca per consentire l'assorbimento risonante delle onde dell'acqua potrebbe presto essere ulteriormente testata sia in laboratorio che nel mondo reale. Se la sua efficacia fosse confermata, potrebbe infine essere impiegato nelle regioni costiere, per controllare l'energia con cui le onde colpiscono le coste circostanti e le strutture costruite dall'uomo, limitando così i danni associati.
"Nel contesto delle applicazioni che abbracciano mari e oceani, è fondamentale considerare la natura intrinsecamente non lineare e l'ampio contenuto spettrale delle onde d'acqua", ha aggiunto Maurel. "Anche se non necessariamente approfondiamo applicazioni specifiche in questo momento, dobbiamo incorporare questi fattori nei nostri prossimi studi, un processo che è già in corso."
Ulteriori informazioni: Léo-Paul Euvé et al, Perfetto assorbimento risonante delle onde d'acqua guidate mediante scissione di Autler-Townes. Lettere di revisione fisica (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.204002.
Informazioni sul giornale: Lettere di revisione fisica
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