建物を地震から守りたい周囲の地面をスイスチーズに変えます。科学者たちは、地面の穴のグリッドが一種の耐震壁として機能できることを初めて示しました。この開発は、地震の危険な揺れから建物を保護する技術につながる可能性があります。
「これは非常に素晴らしいことです」と、イギリスのセント・アンドリューズ大学の理論物理学者であるウルフ・レオンハルトは言う。 「これは地震波を操作するための一歩であり、天才的な方法で行われました。」
10 年以上にわたり、科学者はメタマテリアル (波自体よりも短い長さスケールでパターン化された導体と絶縁体の集合体) を使用して電磁波を操作してきました。メタマテリアルは、奇妙な方法で波の速度と方向を変えることができ、研究者はそれらを使用して、第 1 世代の不可視マントでオブジェクトの周りに光を注ぎ込みました。これらの実験の成功は、別の疑問を提起します。研究者は、地震によって引き起こされる非電磁地震波を操作することもできますか?より大きなメタマテリアルを想像するコンピューターモデルは、それが可能であることを示唆しているように見えました。しかし、フランスの地盤改良会社メナールのエンジニアとフランスのエクス・マルセイユ大学の物理学者のチームによる新しい研究は、地震波遮蔽をテストした最初のものです。
科学者たちは、2012 年 8 月に、フランス アルプスのグルノーブル市近くの沈泥と粘土の厚い層に穴を開けて、ジャンボ サイズのメタマテリアルを作成しました。円筒形の穴は地面に約5メートル下に伸びていましたが、幅がわずか32センチと細いものでもありました。それらは、それぞれ10個の穴が3列の長方形のグリッドに配置されました。穴は地球の密度と剛性を変化させ、その結果、地面を波打つ振動の速度と方向が変化し、地震メタマテリアルが形成されました。次に科学者たちは、地下に設置した振動式土壌圧縮機を使用して、グリッドの片側で地球を揺らしました。この機械は、波長が 1.56 メートルの地震表面波を毎秒 50 回生成しました。これは、地震の一般的な波長よりも短いものの、穴間の距離とほぼ同じです。
サイト全体に配置されたセンサーは、波が穴のグリッドを通過できず、代わりに跳ね返ることを示した、と研究者はarXivオンラインプレプリントサーバーに投稿された論文で報告しています.波は2列目の穴をかろうじて通り過ぎ、3列目の穴にも触れず、反対側の地面は揺れませんでした.
ノースカロライナ州ダーラムにあるデューク大学のエンジニアであるスティーブン・カマーは、実験の大規模さが際立っていると述べています。 「このグループが報告していることは、かなり重要なステップだと思います。」
しかし、この研究はまだ、地震を無害にするような大地を揺るがす進歩にはなっていない、とケンブリッジにあるマサチューセッツ工科大学の機械エンジニア、ニコラス・ファングは言う。 Fang 氏は、この新しい実験は「刺激的」であると述べていますが、地震と建物の間の相互作用の複雑さには対処していないと指摘しています。たとえば、実験サイトでは、波はシルト質の細かい粘土だけを移動する必要がありましたが、実際の地震の地震波はさまざまな岩石を通過し、その強さと方向に影響を与えます。 「大きな可能性があると思いますが、（建物を保護する）ための完全な答えはまだありません。」
