Des chercheurs de l’Institut Langevin (ESPCI Paris-PSL, CNRS) ont découvert une fenêtre de transparence acoustique dans des suspensions granulaires très denses (cf. figure) [1]. Dans une bande de fréquences bien précise, des ondes ultrasonores de basse fréquence traversent ainsi le matériau sans diffusion significative, se propageant de manière quasi balistique.
Cette transparence apparaît au-delà du régime d’homogénéisation, là où les ondes « perçoivent » encore les grains individuellement. Elle résulte de corrélations spatiales dans le désordre des grains, un mécanisme analogue à celui qui rend la cornée de l’œil transparente.
Ces travaux ont été inspirés par le concept d’hyperuniformité. L’étude des propriétés d’empilements de sphères dures était justement au cœur des travaux qui ont conduit Torquato et al. à définir le concept au milieu des années 2000 [2]. Même si les suspensions étudiées ne sont probablement pas strictement hyperuniformes, elles présentent au moins des corrélations à courte portée suffisantes pour produire la transparence.
Dans cette fenêtre de transparence, l’absorption domine la diffusion, et sa variation avec la fréquence défie les modèles classiques. Ces résultats remettent en question notre compréhension des mécanismes d’absorption dans les milieux granulaires denses et motivent de nouvelles études.
Figure : La suspension granulaire étudiée consiste en un empilement compact (fraction volumique de solide 62%) de billes de verre (diamètre 1.5 mm) immergées dans l’eau. La transmission acoustique est mesurée au moyen de deux transducteurs piézo-électriques dans la gamme du MHz. Une bande de transparence apparaît en dessous de 500 kHz.
Références :
[1] A. Tourin, Y. Abraham, M. Palla, A. Le Ber, R. Pierrat, N. Benech, C. Negreira, and X. Jia, Acoustic transparency and absorption in dense granular suspensions, Phys. Rev. E 113, 025411 (2026)
[2] A. Donev, F. H. Stillinger, and S. Torquato, Unexpected density fluctuations in jammed disordered sphere packings, Phys. Rev. Lett. 95, 090604 (2005)
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