Marco Andrady en Juliu Adamovski van de Universiteit van São Paulo (Brazilië) en Anna Bernasso van de Heriot-Watt Universiteit in Edinburgh (Schotland) voerden een akoestisch levitatie-experiment uit. Ze slaagden erin om een schuimbal met een diameter van 50 millimeter in de lucht te hangen. De wetenschappers presenteerden de resultaten van het onderzoek in het tijdschrift Applied Physics Letters.
Vliegende vis
Voor "ophanging" gebruikte ultrasone golven, die het menselijk oor meestal niet kan horen. Eerder hebben onderzoekers op deze manier al gedwongen kleine druppels materie te laten zweven, evenals "niet-standaard" objecten zoals draden en tweedimensionale vlakken.
In 2006 voerden medewerkers van het Department of Applied Physics van de China Northwestern Polytechnic University herhaaldelijk levitatie-experimenten uit.
Projectmanager Wen Jun Xie begon met iridium en vloeibare kwikparels. Directionele echografie neutraliseerde de zwaartekracht en de ballen vlogen omhoog. Dit zou toepassing kunnen vinden in geneesmiddelen: het is immers bekend dat stoffen soms een interactie aangaan met de containers waarin ze worden geplaatst. Waarom verzint u geen "vliegende" bal die de wanden van het schip niet raakt?
En toen vroeg Wen Jun Xie zich af wat er zou gebeuren als een levend wezen in het veld van een ultrasone zender zou worden geplaatst? In de loop van het experiment werden verschillende kleine dieren onder de emitter geplaatst, waardoor met een pincet luchttrillingen ontstonden met een golflengte van ongeveer 20 millimeter: mieren, spinnen, kevers, bijen, kikkervisjes en kleine vissen. Sommige dieren probeerden te ontsnappen, maar dat lukte niet, omdat er echografie op hen werd gedrukt. Maar onder invloed van trillingen "sprongen" ze op en hingen in de lucht … De meeste proefpersonen doorstonden de hele 30 minuten van deze "marteling". Over het algemeen hebben ze de procedure normaal doorstaan, behalve dat de vissen zich niet lekker voelden vanwege het gebrek aan water. Bovendien slaagden de onderzoekers erin om de jongen uit de eieren te halen in de zone van het ultrasone veld. Wen Jun Xie verklaarde:dat de resultaten van het experiment kunnen bijdragen aan belangrijke ontdekkingen op het gebied van biologie.
Promotie video:
Grote maten
Nu is een groep wetenschappers uit Brazilië en Schotland er voor het eerst in geslaagd om de levitatie van een object aan te tonen dat langer is dan de lengte van een geluidsgolf (14 millimeter). "De akoestische levitatie van kleine objecten op de drukknooppunten van een staande golf is vrij goed bekend", aldus een van de auteurs van het artikel, Marco Andrade. "De maximale deeltjesgrootte die op deze manier kan worden gemaakt om te zweven, is echter een kwart golflengte, dat wil zeggen slechts vier millimeter", legt Marco Andrade uit. "In ons artikel laten we zien dat een combinatie van ultrasone stralers een veel groter object de lucht in kan tillen."
Pogingen om platte objecten van aanzienlijke afmetingen te laten zweven zijn in het verleden al door andere specialisten ondernomen. Maar toen slaagden ze er alleen in om het effect van verticale druk te creëren, en werden de onderzoekers gedwongen objecten aan de naald te prikken, zodat ze niet letterlijk zouden wegvliegen …
Marco Andrade en zijn team dwongen het zwevende object zonder enige aanvullende maatregelen in een stabiele positie. De ingenieurs bouwden een "statief" -systeem van ultrasone transducers om zowel verticale als laterale druk te leveren. Hun kantelhoek en aantal kunnen worden gewijzigd. Maar de essentie is hetzelfde: er ontstaat een staande geluidsgolf tussen de bal en de emitters, die het object de lucht in tilt. De hefkracht van ultrasoon geluid is zodanig dat de bal op een hoogte van zeven millimeter zweeft (deze afstand is ongeveer de helft van de lengte van de geluidsgolf).
De reikwijdte van de applicatie is ruimte
Volgens de ontwikkelaars is het theoretisch mogelijk om objecten met een grote verscheidenheid aan vormen en maten te laten "vliegen", en bovendien om hun positie in de lucht te veranderen.
Als de technologie van akoestische levitatie onder de knie wordt, zal dit volgens wetenschappers het mogelijk maken om succesvol te werken met hete materialen en vloeistoffen, bijvoorbeeld in omstandigheden van microzwaartekracht in de ruimte. Omdat in een baan om de aarde de druppeltjes materie, als gevolg van oppervlaktespanning, grotere afmetingen krijgen dan we op aarde hebben, is het noodzakelijk om eerst te "oefenen" op grotere "specimens" …