Акустическая левитация поможет научиться парить в пространстве

Исследователям из Швейцарской высшей технической школы Цюриха первым в мире удалось поднять в воздух и заставить перемещаться различные объекты, используя при этом только звуковые волны. Прямым доказательством реализации столь безумной затеи выступает видео ниже.

Посредством звуковых волн ученым удалось «сварить» растворимый кофе в пространстве путем сталкивания гранул кофе и капель воды и произвести небольшой взрыв посредством сталкивания частицы натрия и капли воды. Ученые считают, что данный подход можно также использовать в отношении людей. Правда, стоит еще провести множество исследований, чтобы не допустить внутреннего кровотечения в качестве побочного эффекта.

Акустическая левитация имеет целый ряд преимуществ по сравнению с магнитной левитацией. Посредством звуковых волн в воздух можно поднимать не только предметы, которые исполнены из обладающих магнитными свойствами материалов. Звуковые волны воздействуют на предметы любой формы, исполненные из любых материалов. Стоит отметить, что плавучесть может быть использована для того чтобы левитировать некоторыми веществами в жидком состоянии, но в их отношении существуют существенные ограничения — они не должны поддаваться смешению (как вода и масло). Единственное ограничение акустической левитации заключается в том, что диаметр объекта не должен превышать половину длины волны звуковых колебаний.

Правда, этого достаточно для того чтобы поднять и заставить перемещаться деревянную зубочистку. Стоит отметить, что такого же результата невозможно достичь опираясь на эффект плавучести или магнитную левитацию.

Не так давно некоторых успехов в реализации технологий акустической левитации добились исследователи из Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США (видео ниже). Правда, им так и не удалось заставить объекты перемещаться в пространстве более свободно. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха совершили своего рода прорыв: им удалось заставить объекты перемещаться не только по вертикали, но и по горизонтали.

Эффект акустической левитации основан на базе стоячих звуковых волн (статические колебания, возникающие при отражениях от преград). Стоячие волны полностью статические, они отличаются строго определенными в пространстве минимумами и максимумами. Стоячие волны создают постоянное, направленное вверх, давление. При необходимой амплитуде колебаний давление может устранить действие гравитации на помещенный в стоячую волну объект.

Другими словами, при наличии достаточного количества энергии с помощью акустических волн можно заставить парить в воздухе все что угодно, в том числе и человека. К сожалению, на данный момент неизвестно, сможет ли человек пережить воздействие акустических волн.

Прежде чем начинать мечтать о портативном устройстве для левитации, стоит принять во внимание то, что для подъема маленькой капли воды ученым потребовалась звуковая волна силой 160 дБ. Другими словами, требования к подсистеме питания на данный момент существенно превышают максимальные возможности литий-ионных батарей.

На практике новая технология может найти применение в других областях. Есть множество химических и биологических процессов, которые могут быть нарушены при малейшем контакте с поверхностью, и акустическая левитация в этом случае является идеальным решением.

Данная технология открывает новые горизонты и освобождает ученых от привязок к магнитным свойствам объектов и свойствам плавучести. В будущем данная разработка может быть использована как один из методов трансфекции чужеродной ДНК в клетки человека и животных.