Ascoltare musica con laser e gas: sci-fi o vita reale?

E se fosse possibile liberarsi delle cuffie e ascoltare ancora la musica in privato, semplicemente sparando laser alle orecchie?

Il trucco qui è qualcosa chiamato “effetto fotoacustico“. Quando alcuni materiali assorbono la luce – o qualsiasi radiazione elettromagnetica – che è pulsata o modulata in intensità, il materiale emetterà un suono. A volte non proprio un suono ben preciso, ma comunque un suono. Questo effetto è utile per la spettroscopia, l’imaging biomedico e lo studio della fotosintesi. I ricercatori del MIT stanno usando questo effetto per trasmettere il suono direttamente nelle orecchie delle persone. Potrebbe portare a dispositivi che recapitano un messaggio audio a persone specifiche senza hardware sul lato ricevente. Ma per ora, abbandonare quegli AirPod per LaserPods rimane fantascienza.

Esistono alcuni meccanismi che spiegano l’effetto fotoacustico, ma la spiegazione semplice è che l’energia provoca il riscaldamento e il raffreddamento localizzati, il materiale si espande e si contrae microscopicamente e ciò causa cambiamenti di pressione nel campione e nell’aria circostante. Dire onde di pressione nell’aria è solo un modo ingegnoso per spiegare il suono.

La dimostrazione

Nel caso del progetto MIT, un laser al thulium da 1,9 μm produce un raggio sintonizzato sul vapore acqueo a livelli di potenza che non sono dannosi per gli occhi. Il vapore acqueo intorno alle orecchie – e ce ne sono quasi sempre alcuni – assorbe il laser e genera suoni. Il team ha utilizzato sia un raggio modulato che un raggio pulsato. Nel caso del fascio pulsato, il laser scorre effettivamente attraverso l’orecchio alla frequenza audio desiderata.

Ogni metodo ha vantaggi e svantaggi. La luce modulata crea un suono ad alta fedeltà. Tuttavia, la tecnica di scansione produce un suono più forte e crea solo la frequenza corretta ad una certa distanza dal laser. Il team pensa che potrebbe essere indirizzato verso persone specifiche. Presumibilmente, le persone vicine potrebbero ancora sentire i suoni, ma alle frequenze sbagliate.

Finora, questa è più o meno una dimostrazione di laboratorio. Hanno proiettato il suono a circa 2,5 metri di distanza ad un volume sufficiente per ascoltarlo con le orecchie. Ci sono una serie di problemi pratici  da superare per rendere questo un sistema praticabile. Il solo targeting per l’orecchio di una persona specifica è probabilmente non banale.

Vecchio quanto il telefono

Si scopre che l’effetto fotoacustico era noto già nel 1880, mentre Alexander Graham Bell stava lavorando al suo microfono che utilizzava la luce del sole per trasmettere la parola. Quel dispositivo aveva un ricevitore che utilizzava un sensore di luce, ma notò che poteva produrre onde sonore colpendo solo un oggetto solido con luce solare pulsata e la frequenza dipendeva dal tipo di materiale. Questo alla fine ha portato allo spettrofotometro. Tuttavia, con i sensori grezzi e le fonti di luce disponibili, non è mai stato davvero pratico. Oggi, però, è utilizzato per una varietà di test medici e biologici.

Qui si parla di un meccanismo piuttosto semplice, e ci si chiede perché non si è visto nessun progetto homebrew che utilizza questo effetto per qualcosa. Certo, un buon spettroscopio probabilmente richiede un laser sintonizzabile, ma sarebbe interessante vedere quale tipo di progetti a livello hobby potrebbero utilizzare il gas e un laser per creare suoni.