Два прозрачных листа с нарисованными кругами. Если наложить их ровно, круги совпадут. Но стоит чуть повернуть один лист — и возникает новый узор: где-то круги сгущаются, где-то расходятся. Примерно так работает муар — неожиданный рисунок от поворота двух периодических структур. В этой работе учёные применили ту же идею к звуку, а точнее — к полю скоростей акустических частиц над перфорированной поверхностью.
Они создали на метаповерхности (искусственном материале, управляющем волнами) две решётки из звуковых скирмионов. Скирмион — это вихревое образование, похожее на крошечный смерч, где направление поля плавно закручивается от центра к краям. Наложив решётки с поворотом, авторы получили «акустические мешки скирмионов» — группы вихрей, заключённые в общую оболочку. Меняя угол скручивания и точку, вокруг которой вращали, можно было перекраивать эти мешки, меняя их размер и форму.
Затем проверили, насколько эти составные вихри устойчивы к беспорядку. В решётку специально вносили дефекты — случайные нарушения периодичности. Оказалось, что мешки скирмионов сохраняют свою топологию (глобальную «закрученность») при умеренной плотности дефектов. А при большом числе дефектов внутренний кластер скирмионов в мешке держался даже лучше, чем одиночная решётка без поворота. Платформа позволила также переключаться между решётками скирмионов и меронов (вихрей с половинным зарядом) и собирать из меронов кластеры, управляемые поворотом. Так звуковой муар становится инструментом для лепки надёжных пространственных узоров из акустических полей.
Скирмионы получили имя в честь британского физика Тони Скайрма, который в 1960-х годах придумал их для описания частиц в ядерной физике. Сегодня эти вихревые структуры находят в магнетиках, жидких кристаллах и даже в звуковых волнах.