Een Japanse onderzoeker heeft mogelijk een manier gevonden om geluidsgolven te bundelen en er een geluidlaser van te maken.

In KIJK 5/2013 (in de winkel vanaf 5 april) brengen we een artikel over laserwapens. Daarin wordt uitgelegd dat  een wapen op basis van sterk gebundelde lichtdeeltjes (fotonen) zo zijn beperking heeft. Een beetje mist en een laser is ineens machteloos. Maar een wapen dat gebundelde geluidsgolven richting een doel stuurt, zou dat dat probleem niet hebben.

Imran Mahboob van de Japanse NTT Basic Research Laboratories beschrijft in een wetenschappelijk artikel zo’n geluidlaser. De basis van zijn apparaat is gelijk aan een ‘normale’ laser. Daarin worden elektronen in een medium (bijvoorbeeld een kristal of een stuk glas bewerkt is met zeldzame aardmetalen) in een energierijkere toestand gebracht. Als die elektronen naar hun normale toestand terugvallen, zenden ze een lichtdeeltje (foton) uit. Wanneer dat deeltje vervolgens een elektron in dezelfde energierijke toestand raakt, valt ook dat elektron terug en zendt dan eveneens een foton uit. Zo ontstaan een heleboel lichtdeeltjes die samen een gebundelde laserstraal kunnen vormen.

In het apparaat van Mahboob brengt een mechanische oscillator in een kwartskristal quasideeltjes genaamd fononen in een hogere energietoestand. Als die terugvallen, brengen ze trillingen van een heel nauwe bandbreedte voort. En die trillingen kunnen (in theorie) worden gebundeld zodat je er een soort phaserwapen uit Star Trek van kunt maken.

De ‘geluidlaser’ van Mahboob meet 1 bij 0,5 centimeter.

Maar voordat het zover is, zijn er nog een paar probleempjes op te lossen. Het apparaat van Mahboob is maar 1 bij 0,5 centimeter groot en alle geluidstrillingen blijven daarbinnen. De Japanse onderzoeker moet nog ‘even’ een manier zien te vinden om ze efficiënt als gebundelde energie uit te kunnen zenden. Dus als wapen blijft dit stuk science voorlopig nog wel even fiction.

Mahboob ziet wel andere toepassingen. Een deel van de trillingen wordt namelijk omgezet in een nauwkeurig elektrisch signaal, zodat het geluidlasertje als een kleine klok zou kunnen werken en kwartskristallen kan vervangen. Bovendien zou de vinding kunnen worden gebruikt om op heel kleine schaal ultranauwkeurige metingen te verrichten. Ook mooi.

Bronnen: Physical Review Letters, Wired

Beeld: Imran Mahboob