Звук в тонкой пластине ведёт себя как рябь на воде: бежит, отражается от краёв, меняет форму. Но у звука есть одна странность — он умеет проходить сквозь места, где волне запрещено существовать. Это похоже на то, как если бы рябь на пруду вдруг исчезла перед каменной перегородкой и появилась с другой стороны, не огибая её.
Учёные взяли пластину переменной толщины — плавно сужающуюся, как клин. В такой пластине у волн Лэмба (колебаний, бегущих по тонкой пластине) есть узкие зоны, где движение затухает. Волна не может там распространяться — по классическим правилам. Но эксперимент показал: энергия всё же просачивается через эту зону. Затухающая волна превращается в бегущую уже за барьером.
Этот эффект — как туннель в горе: поезд не может ехать сквозь камень, но если туннель короткий, он выходит с другой стороны. Для звука таким туннелем становится узкая полоса частот, где волна формально запрещена. Ширина туннеля зависит от материала, и это можно использовать: менять материал — менять проходимость барьера.
Расчёты совпали с экспериментом с высокой точностью. Это значит, что инженеры смогут проектировать конструкции, где звук и вибрации проходят через одни участки и задерживаются в других. Например, гасить шум в мостах, самолётах или корпусах приборов, не добавляя лишнего веса.
Туннелирование волн — не выдумка физиков. Так свет проходит через непрозрачный барьер в микроскопе ближнего поля, а частицы — через энергетический барьер в ядерных реакциях.