Звуковая левитация дарит рыбке ощущение полёта

Аккустическая левитация. Парящей рыбке не удаёться без воды уплыть от странных ощущений. Автор: Wenjun Xie.

Или почти никакого. "Парящая" в воздухе рыба, к примеру, наверное чувствовала себя не лучшим образом, потому что невозможно было левитировать целый аквариум. Поэтому рыбку поливали водой из шприца. И после сеанса "полётов" она показывала нормальную жизнедеятельность уже в привычной среде обитания. А вот "сухопутные" муравьи, божья коровка, пауки и пчёлы не испытывали никаких проблем, полетав в звуковом поле.

Эксперименты по левитации живых существ проводились и раньше. Так, в 1997 году голландские физики "подвесили" лягушку в сильном магнитном поле, вызывая слабый магнетизм в тканях лягушки, что и вызывало отталкивающую магнитную силу.

Как известно, сверхпроводники могут тоже вызывать левитацию предметов, так как отталкивают магнитные поля. В Японии этот эффект был использован для удержания в воздухе металлической плиты, на которой стоял борец сумо. Тот же принцип используется в поездах на магнитной подушке, хотя без сверхпроводников.

Аккустическая левитация. Ультразвук удерживает в воздухе муравья. Автор: Wenjun Xie.

Аккустическая левитация не так экзотична. Для удержания в зависшем состоянии используется сила воздушного давления, созданного ультразвуковыми волнами. Теоретически такая возможность была известна ещё с 30-х годов прошлого века, и была экспериментально продемонстрирована на плотных вольфрамовых шариках той же группой китайских учёных.

Теория говорит о том, что сила левитации наибольшая, если размер обьектов совпадает с длинной волны ультразвукового поля. Китайские исследователи создавали ультразвук, используя быстро сокращающийся магнит, когда он помещён в переменное электрическое поле. В результате чего вибрирующий магнит посылает импульсы давления в воздухе (звук) с длинной волны в 20 мм - как раз сравнимой с размерами упомянутых выше насекомых и небольшой рыбки.

Хоть в общем животным не причинялось никакого вреда, они были понятно сбиты с толку своим состоянием полёта. Муравей пытался убежать, молотя лапками по воздуху, божья коровка расправляла крылья, а рыбка и головастик пытались уплыть из странного места - но всё безуспешно. Исследователей не удивил тот факт, что насекомым не было причинено абсолютно никакого вреда. По их оценкам давление, которое испытывала божья коровка, напрмер, слегка сжимало её спинку и брюшко. Такое придавливание они отчётливо наблюдали, левитируя перед этим капли воды. Но силы, очевидно, слишком малы, чтобы причинить какое-либо повреждение.

Аккустическая левитация. Божья коровка, жук и паук в ультразвуковом поле. Божья коровка сдавлена, но цела и не вредима. Автор: Wenjun Xie.

Такой результат является не только "hi-tech" цирковым номером. К примеру, кристаллы, фомирующиеся в состоянии левитации, могут иметь меньше дефектов в своей структуре, плюс отсутствие стенок приводит к меньшему загрязнению. К тому же, можно легче получать переохлаждённые жидкости, избегая их замораживания. На данном этапе, возможно, основная научная польза этой работы - это привлечь общественное внимание, так как людям легче оценить эксперимент, если левитируются предметы, о размерах и массе которых есть чёткое представление.

Источник: News@Nature.com