A absorção das ondas de água é o processo através do qual as ondas de água perdem a sua energia, reduzindo assim o seu impacto nas costas ou outras estruturas sólidas que as rodeiam. Permitir este processo de absorção em ambientes reais poderia ajudar a proteger costas e estruturas contra danos causados ​​por ondas durante condições climáticas extremas.



Pesquisadores da Sorbonne Université CNRS, Institut Polytechnique de Paris, University of Bristol, Le Mans Université CNRS e Université PSL CNRS têm tentado desenvolver estratégias eficazes para permitir a absorção eficiente das ondas de água há décadas. Em um artigo recente publicado em Physical Review Letters , introduziram uma nova estratégia promissora, baseada num conceito introduzido pelos físicos americanos Stanley Autler e Charles Townes na década de 1950.

"Trabalhamos há quase 20 anos em questões relacionadas com as ondas de água e, durante os últimos cinco anos, nos concentramos em problemas especificamente ligados à absorção dessas ondas para a proteção de costas ou estruturas offshore", Agnès Maurel, coautor do artigo, disse ao Phys.org. “Para isso, desenvolvemos estratégias baseadas em mecanismos ressonantes, como é o caso deste estudo”.

Em seu artigo, Maurel e seus colegas introduziram uma nova estratégia para realizar a absorção ressonante perfeita de ondas de água guiadas, que se baseia em um efeito ressonante conhecido como divisão de Autler-Townes. Este é um efeito físico que ocorre em sistemas ressonantes de dois níveis, que é caracterizado por uma divisão de dois estados de transição em estados "dupletos" menores separados pela chamada oscilação Rabi.

A divisão de Autler-Townes foi realizada e observada em vários sistemas físicos, desde fontes de radiofrequência até lasers e átomos. Como parte do seu estudo, Maurel e os seus colegas tentaram aproveitar este efeito bem estabelecido para controlar a propagação de ondas de água guiadas.

“Esta conquista experimental decorre de uma análise teórica do mecanismo ressonante que publicamos no ano passado, que adaptamos para o propósito específico de absorver ondas de água”, explicou Maurel. "Léo-Paul Euvé, através de sua abordagem inovadora na implementação de experimentos e medições ópticas em laboratório, conseguiu demonstrar a eficácia deste mecanismo."

Os pesquisadores demonstraram a eficácia da estratégia proposta para controlar a propagação das ondas de água teoricamente, em simulações numéricas e experimentalmente. Em seus experimentos, eles foram capazes de realizar a absorção completa de ondas de água guiadas, usando um espalhador pontual assimétrico cuidadosamente projetado, composto por dois canais laterais ressonantes estreitamente espaçados conectados a um guia.

“A eficiência de absorção, ou seja, a supressão completa das ondas refletidas e transmitidas por um dispositivo de subcomprimento de onda, é o resultado que nos parece mais significativo”, disse Maurel. "As aplicações práticas dizem respeito, obviamente, à concepção de tais sistemas para protecção costeira e, em geral, para todas as estruturas no mar ou perto dele."

A estratégia proposta por esta equipe de pesquisa para permitir a absorção ressonante das ondas de água poderá em breve ser testada em laboratório e no mundo real. Se a sua eficácia for confirmada, poderá, em última análise, ser utilizado em regiões costeiras, para controlar a energia com que as ondas atingem as costas circundantes e as estruturas construídas pelo homem, limitando assim os danos associados.

“No contexto de aplicações que abrangem mares e oceanos, é crucial considerar a natureza inerentemente não linear e o amplo conteúdo espectral das ondas de água”, acrescentou Maurel. “Embora não nos aprofundemos necessariamente em aplicações específicas neste momento, devemos incorporar estes factores nos nossos próximos estudos, um processo que já está em curso”.

Mais informações: Léo-Paul Euvé et al, Absorção ressonante perfeita de ondas de água guiadas pela divisão de Autler-Townes. Cartas de revisão física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.204002.
Informações do diário: Cartas de revisão física

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