Física Plan 2017 – Instituto de Física Facultad de Ciencias

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Ondas Acústicas en Medios de Multiple Scattering

Viernes 20 de noviembre 14 hs

La propagación de ondas acústicas es un tema de investigación de larga trayectoria. En el rango ultrasónico, el uso de sensores piezoeléctricos brinda acceso a información de amplitud y fase de forma sencilla. Esto permite estudiar experimentalmente distintos aspectos de la física ondulatoria a través de analogías con otras áreas de la física. Desde la medicina hasta la sismología, el alcance de aplicación de los métodos acústicos es sumamente vasto. Incluso cuando un medio de propagación presenta impurezas o inhomogeneidades, es posible determinar propiedades físicas utilizando métodos acústicos.

En esta charla presentamos experiencias que involucran el estudio de ondas ultrasónicas en régimen lineal y no lineal a través de un medio de múltiple scattering bidimensional. Los resultados experimentales son modelados teóricamente utilizando la teoría de scattering lineal y la aproximación de medio diluido (CPA). Los límites de la teoría de sistemas lineales es discutida en términos de parámetros que caracterizan el comportamiento no lineal de un sistema.

Con el objetivo de focalizar energía acústica a través de medios altamente heterogéneos, recurrimos al método de inversión temporal de ondas. A primera vista, es razonable pensar que la presencia de un medio muy desordenado empeorará drásticamente la capacidad de concentrar energía en un objetivo. Sin embargo, ocurre lo opuesto: el desorden en el sistema mejora notoriamente la focalización obtenida por inversión temporal, logrando concentrar altas energías en una zona reducida del espacio. Más aún, la inversión temporal con ondas de alta amplitud permite optimizar la inversión temporal debido a la generación de armónicos en la propagación no lineal de las ondas. Finalmente, nos encontramos en una situación donde podemos no solo optimizar la focalización de energía acústica sino que también generar amplitudes lo suficientemente altas en el foco como para alterar localmente el medio de propagación en la zona objetivo.