Акустичен енергиен лъч

Инженери от Университета на Бристол използваха най-мощния в света акустичен енергиен лъч, за да демонстрират, че е възможно да бъде задържан обект по-голям от дължината на звуковата вълна.

С други думи, те са успели да левитират обекти, които са значително по-големи от това, което се смяташе за възможно досега. Откритието отваря (поне на теория) потенциален шанс за левитация и на хора.

Акустичните енергийни лъчи използват звук или по-конкретно звукови вълни, за да задържат частици във въздуха. Съществува също и магнитна левитация, но акустичната левитация  е по-добра в задържането на течности и твърди обекти.

Досега се смяташе, че акустичните енергийни лъчи са ограничени до левитирането на сравнително малки обекти, само на такива, които са приблизително същия размер като дължината на звуковата вълна. Дори се смяташе, че е фундаментално е невъзможно да се левитират по-големи обекти без да загубят стабилност (т.е. без да се завъртят безконтролно в пространството).

Концепцията за акустичен лъч, левитиращ сферичен обект. Снимка: University of Bristol

Изследването, което предстои да бъде публикувано тази седмица във Physical Review Letters, описва нова техника, която създава подобна на торнадо структура, която е екстремно шумна, но с тихо ядро.

Учените открили, че когато променят посоката на акустичните вихри, които съставляват тази структура, могат да контролират скоростта на въртене и да стабилизират лъча. Щом лъчът се стабилизира, екипът може да увеличи размера на тихото ядро в центъра на това „акустично торнадо“, което пък позволява да се задържат по-големи предмети.

Д-р Ейшър Марзо, водещ автор в изследването казва, че „учените в областта на акустиката от години са отчаяни, заради размера, така че е много удовлетворяващо откриването на начин за преодоляване на това ограничение.“

Левитиращи хора

В демонстрацията, описана в изследването, инженерите използват ултразвукови вълни 40kHz, за да съставят акустичните вихри. Тихото ядро на структурата е било в състояние да задържи сфера с 2 см в диаметър, направена от синтетичен полимер.

Сферата е с големина повече от два пъти дължината на акустичната вълна, което означава, че е най-големият обект, който е бил стабилно задържан от акустичен лъч досега.

Това може и да прилича малко на магия, но инженерите от екипа вярват, че може да има много практически приложения.

Професор Брус Дринкуотър от Инженерния департамент в университета, супервайзор на проекта казва, че е „особено развълнуван от идеята за безконтактни производствени линии, на които се асемблират деликатни обекти, без изобщо да бъдат докосвани.“

Марзо допълва, че новата технология отваря вратата за много нови приложения, някои от които може да включват създаването на медицински устройства, като лекарствени капсули или микрохирургични инструменти.

За онези, които мислят за левитация на нещо – или може би някого – което е доста по-голямо от 2 см топче, доктор Михай Калийп, старши научен сътрудник разработил симулациите казва, че „в бъдеще, с повече акустична мощ би било възможно да се задържат и по-големи обекти.“

Досега се смяташе, че на теория това е възможно само при много ниски звукови честоти, което прави експеримента твърде опасен.

Разбира се, д-р Калийп не казва, че симулацията доказва, че хора могат да бъдат левитирани с наличната технология. Това, което изследването доказва обаче, е че високи звукови честоти (много по-високи от това, което човек може да чуе) могат да бъдат успешно използвани в акустични енергийни лъчи и че обекти по-големи от дължината на звуковата вълна могат да бъдат стабилно левитирани.