Акустические тяговые лучи используют силу звука для захвата частиц прямо в воздухе и, в отличие от той же технологии магнитной левитации, способны захватывать большинство жидкостей и твердых веществ. Инженеры Университета Бристоля первыми доказали возможность стабильного управления относительно крупными объектами акустическим тяговым лучом, который в теории можно будет использовать, например, для перемещения лекарственных препаратов внутри организма. Их изобретение открывает путь к левитации человека.
Ранее считалось, что акустические тяговые лучи способны захватывать и перемещать только небольшие объекты, так как все предыдущие попытки уловить частицы большего размера, чем длина волны, оказались неудачными и приводили к их бесконтрольному вращению. Это происходило вследствие передачи звуковым полем вращательных движений объектам, которые начинали крутиться все быстрее и быстрее, пока в конечном итоге не отбрасывались, сообщает портал EurekAlert.
Изобретение ученых из Университета Бристоля, описанное в журнале Physical Review Letters, использует иной подход — быстрые колебания акустических воронок, звуковых вихрей, созданных из громких звуков, окружающих безмолвное ядро.
Исследователями было обнаружено, что скоростью вращения можно управлять путем быстрого изменения направления крутящего движения воронок, тем самым стабилизируя тяговый луч. Благодаря такому подходу ученые смогли увеличить размер безмолвной сердцевины, что в конечном итоге позволило удерживать более крупные объекты.
Используя ультразвук частотой 40 кГц (слышат только летучие мыши, для человека они безопасны), ученые смогли поднять в воздух двухсантиметровые шары из полистирола. Размер этих объектов оказался равен двум акустическим длинам волн, то есть больше всех предметов, которые удавалось поднять тяговым лучом до сих пор. По мнению исследователей, в будущем таким образом можно будет управлять движением гораздо более крупных объектов.
«Акустические исследования долгое время не могли преодолеть предел допустимого размера используемого вещества для левитации. Мы очень рады, что смогли преодолеть этот барьер. Я думаю, что это открывает двери для многих сфер», — прокомментировал ведущий автор статьи, доктор Асир Марзо факультета машиностроения Университета Бристоля.
«В будущем с более высокой акустической мощностью появится возможность удерживания в воздухе еще более крупных объектов. Сейчас это рассматривается возможным только при использовании более низких тонов, что делает подобные эксперименты слышимыми и опасными для людей», — добавил доктор Михай Калеап, создавший симуляционные модели для исследования.
«Звуковые тяговые лучи обладают огромным потенциалом во многих областях. Лично я особенно приветствую идею использования бесконтактной производственной линии, где очень хрупкие объекты можно будет собирать, не касаясь их», — подытожил профессор ультраакустики Брюс Дринкуотер, руководивший данным научным проектом.