INVISIBILITÉ SISMIQUE

Protéger les bâtiments des dégâts causés par les tremblements de terre ou les tsunamis est l’enjeu de la recherche d’une « cape d’invisibilité sismique ». La littérature de science-fiction a amplement décliné le thème de l’invisibilité du héros qui s’entoure d’une cape magique. Les travaux d’optique théorique initiés en particulier par le physicien britannique John Pendry, les simulations numériques de phénomènes lumineux et les réalisations expérimentales récentes utilisant des cristaux photoniques et des « métamatériaux » spécialement conçus ont permis de tester les processus rendant invisibles des objets de très petite taille. Le principe est aussi simple que la réalisation est difficile : il s’agit de modifier la propagation des ondes issues de l’objet émetteur pour qu’elles n’atteignent pas l’observateur. Ce qui est théoriquement possible pour une onde lumineuse l’est également pour une onde sonore ou pour une onde sismique, mais l’échelle caractéristique n’est plus le nanomètre mais plutôt le mètre.

Les chercheurs ont d’abord résolu le problème de l’invisibilité acoustique en concevant des métamatériaux aptes à tirer partie des phénomènes d’interférence destructives entre les différentes composantes d’une onde sonore se propageant dans une plaque fine; ils ont pour cela conçu et optimisé un « cristal phononique », c’est-à-dire un matériau dont la structure s’inspire de celle des cristaux pour réagir aux vibrations spatiales comme ceux-là réagissent aux oscillations du champ électromagnétique. Les centres diffuseurs de ces dispositifs forment un réseau périodique d’anneaux concentriques qui transforme le train d’onde initial en des ondes sonores dont la somme s’annule le long de certaines directions privilégiées.

On a ensuite tenté d’appliquer ces résultats aux ondes sismiques. Les ondes les plus destructives générées par un tremblement de terre sont souvent les ondes de surface, appelées ondes de Rayleigh ; elles ont des fréquences de quelques hertz et des c [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « INVISIBILITÉ SISMIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 août 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/invisibilite-sismique/