Marco Andrady und Juliu Adamovski von der Universität von São Paulo (Brasilien) und Anna Bernasso von der Heriot-Watt-Universität in Edinburgh (Schottland) führten ein Experiment zur akustischen Levitation durch. Es gelang ihnen, eine Schaumkugel mit einem Durchmesser von 50 Millimetern in die Luft zu hängen. Die Wissenschaftler präsentierten die Forschungsergebnisse in der Zeitschrift Applied Physics Letters.
Fliegender Fisch
Für die "Suspension" werden Ultraschallwellen verwendet, die das menschliche Ohr normalerweise nicht hören kann. Bisher mussten Forscher auf diese Weise bereits kleine Materietropfen sowie "nicht standardmäßige" Objekte wie Drähte und zweidimensionale Ebenen schweben lassen.
Bereits 2006 führten Mitarbeiter des Fachbereichs Angewandte Physik der Northwestern Polytechnic University in China wiederholt Levitationsexperimente durch.
Projektmanager Wen Jun Xie begann mit Iridium- und flüssigen Quecksilberperlen. Richtungsultraschall wirkte der Schwerkraft entgegen und die Kugeln stiegen nach oben. Dies könnte in Pharmazeutika Anwendung finden: Schließlich ist bekannt, dass manchmal Substanzen mit den Behältern interagieren, in denen sie sich befinden. Warum nicht einen "fliegenden" Ball erfinden, der die Wände des Schiffes nicht berührt?
Und dann fragte sich Wen Jun Xie, was passieren würde, wenn ein Lebewesen auf dem Feld eines Ultraschallstrahlers platziert würde. Im Verlauf des Experiments wurden verschiedene kleine Tiere unter den Emitter gestellt, wobei mit einer Pinzette Luftschwingungen mit einer Wellenlänge von etwa 20 Millimetern erzeugt wurden: Ameisen, Spinnen, Käfer, Bienen, Kaulquappen und kleine Fische. Einige Tiere versuchten zu fliehen, aber sie versagten, als Ultraschall auf sie drückte. Aber unter dem Einfluss von Vibrationen "sprangen" sie auf und hingen in der Luft … Die meisten Probanden hielten die gesamten 30 Minuten dieser "Folter" aus. Im Allgemeinen ertrugen sie das Verfahren normal, mit der Ausnahme, dass sich die Fische aufgrund des Wassermangels nicht gut fühlten. Außerdem gelang es den Forschern, die Brut aus den Eiern in der Zone des Ultraschallfeldes zu entfernen. Wen Jun Xie erklärte:dass die Ergebnisse des Experiments zu wichtigen Entdeckungen auf dem Gebiet der Biologie beitragen können.
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Große Größen
Jetzt ist es einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Brasilien und Schottland erstmals gelungen, die Levitation eines Objekts zu demonstrieren, das länger als die Länge einer Schallwelle (14 Millimeter) ist. "Die akustische Levitation kleiner Objekte an den Druckknoten einer stehenden Welle ist ziemlich bekannt", kommentierte einer der Autoren des Artikels, Marco Andrade. „Die maximale Partikelgröße, die auf diese Weise zum Schweben gebracht werden kann, beträgt jedoch eine viertel Wellenlänge, dh nur vier Millimeter“, erklärt Marco Andrade. "In unserem Artikel zeigen wir, dass eine Kombination von Ultraschallstrahlern ein viel größeres Objekt in die Luft heben kann."
Versuche, flache Objekte von beträchtlicher Größe zum Schweben zu bringen, wurden bereits in der Vergangenheit von anderen Spezialisten unternommen. Aber dann gelang es ihnen nur, den Effekt des vertikalen Drucks zu erzeugen, und die Forscher waren gezwungen, Gegenstände auf die Nadel zu stechen, damit sie nicht buchstäblich wegflogen …
Marco Andrade und sein Team zwangen das schwebende Objekt ohne zusätzliche Maßnahmen in eine stabile Position. Die Ingenieure bauten ein "Stativ" -System aus Ultraschallwandlern, um sowohl vertikalen als auch lateralen Druck bereitzustellen. Ihr Neigungswinkel und ihre Anzahl können geändert werden. Das Wesentliche ist jedoch dasselbe: Zwischen dem Ball und den Emittern entsteht eine stehende Schallwelle, die das Objekt in die Luft hebt. Die Auftriebskraft des Ultraschalls ist so, dass der Ball in einer Höhe von sieben Millimetern aufsteigt (dieser Abstand beträgt ungefähr die Hälfte der Länge der Schallwelle).
Der Anwendungsbereich ist Platz
Laut den Entwicklern ist es theoretisch möglich, Objekte unterschiedlichster Formen und Größen "fliegen" zu lassen und zusätzlich ihre Position in der Luft zu ändern.
Wenn die Technologie der akustischen Levitation beherrscht wird, wird dies nach Ansicht von Wissenschaftlern eine erfolgreiche Arbeit mit heißen Materialien und Flüssigkeiten ermöglichen, beispielsweise unter Bedingungen der Mikrogravitation im Weltraum. Da die Materietröpfchen im Orbit aufgrund der Oberflächenspannung größere Größen annehmen als wir auf der Erde haben, müssen Sie zuerst an größeren "Proben" "üben" …
