Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schallwellen ohne unerwünschte Mithörer

04.04.2011
Physiker schaffen Grundlage für die "perfekte Welle"

Schallwellen lassen sich durchaus an eine zweite Person durch den Raum schicken, ohne dass andere mithören - wenn nur die Wellen maßgeschneidert sind. Das berichten Forscher der TU Wien in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters". In ihren theoretischen Überlegungen, die in aufwändigen Computersimulationen getestet wurden, verpassten sie Schall- oder Lichtwellen eine präzise Bahn, ähnlich wie die einer Billardkugel. "Die Idee stammt aus quantenphysikalischen Beobachtungen von Halbleitern, dürfte aber für alle Wellenarten gelten", erklärt Florian Libisch, einer der drei beteiligten Physiker, im pressetext-Interview.


Welle mit und ohne Streuung: In der Theorie gibt es die perfekte Welle schon (Bild: TU Wien/Rotter)

Überlagerung schaltet Streuung aus

Bei extrem kurzen Wellen wie etwa jenen von Laserlicht ist die punktgenaue Übermittlung kein Problem, werden Laserstrahlen doch erst bei Nebel gestreut und damit sichtbar. Die Idee der Wiener Physiker bezieht sich hingegen auf Wellen, deren Länge nicht nur im Nanometer-, sondern bis in den Zentimeter- und sogar Meterbereich reicht, also außer auf optische Wellen auch auf Mikrowellen, Radiowellen oder Schallwellen. Auch diese können ohne Streuverluste übermittelt werden, so die Forscher - wenn nur die Überlagerung genau stimmt.

Dazu müsste man laut Libisch zunächst in Erfahrung bringen, wie sich eine Welle beim Durchgang eines Streumediums verhält. "Kennt man diese sogenannte Streumatrix, so lässt sich am Computer berechnen, mit welcher Amplitude und Phase man Wellen in den Raum schicken muss, damit sich ihre Streuungen gegenseitig auslöschen. Ziel ist dabei, dass die gesamte Wellenfront einem einzigen Pfad folgt." Im Falle akustischer Wellen kann dies durch ein Gitter winziger Lautsprecher erfolgen, die jeweils Teilwellen mit wohldefinierter Amplitude und Phase aussenden und in Summe eine gemeinsame Wellenfront bilden.

Potenzial von Funk bis Tumortherapie

Die Idee stieß schon bisher auf enormes Interesse. Mehrere Forschungsgruppen kündigten Experimente an, ist doch die Palette denkbarer Anwendungen groß. "Eine entsprechende Technik könnte es erlauben, abhörsicher über Radiowellen zu kommunizieren. In der Strahlentherapie könnte man dadurch Energie genau im Tumor freisetzen und das Gewebe rundum unbeschädigt lassen, ebenso wie die verlustfreie Übertragung eines Wellensignals entlang einer bestimmten Bahn auch Energie sparen könnte. Derzeit sind wir erst im Stadium der 'begründeten Hoffnung', die technischen Grundlagen zur Umsetzung gibt es allerdings längst", betont der Forscher.

Abstract unter http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i12/e120602

Johannes Pernsteiner | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft
24.05.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten