Букашки китайских физиков левитируют на ультразвуке
Часто думают, что левитация — это что-то мистическое. Однако бывает, что левитировать могут не только йоги, но и куда более простые сущности. А случиться это может не только в каком-нибудь ашраме, но и в самой обычной лаборатории.
Правда, нужен мощный звук, но при этом совершенно неслышный.
Читатель «Мембраны», как известно, «закалён» всякими чудесами. Вот, например, ему уже хорошо известно, что летать могут самые необычные объекты: от костра для ванны до кровати.
Но оказывается, что такие «антигравитационные» трюки можно сделать не только с неодушевлёнными предметами, но и с живыми тварями. Что и показали в своих экспериментах физики китайского Северо-западного политехнического университета (Northwestern Polytechnical University).
Вэньцзюнь Се (Wenjun Xie), руководитель этой работы, и ранее принимал участие в проектах, где изучалась левитация шариков из тяжёлых веществ — твёрдого иридия и жидкой ртути. Полёт этих предметов происходил за счёт давления ультразвука, направленного против силы тяжести.
Целью тех экспериментов было изучение условий производства, например, сплавов или лекарств без использования ёмкостей. Ведь иногда некоторые составляющие вещества реагируют с вмещающими их сосудами, что очень нежелательно.
Левитирующие жук, муравей и паук (фото Wenjun Xie).
«А вот стало интересно, что случится, если какую-нибудь живность поместить в такое ультразвуковое поле? Будет она левитировать или нет?» — вспоминает Вэньцзюнь Се о том, как зародилась у него новая идея.
Вполне оправданные вопросы. Как-никак, Се — сотрудник факультета прикладной физики.
И действительно, всё же эту физику к чему-нибудь жизненному обязательно надо прикладывать.
Для эксперимента взяли ультразвуковой излучатель, создающий воздушные колебания с длиной волны порядка 20 миллиметров. Теоретически, говорят учёные, в таком акустическом поле могут левитировать предметы размером в половину длины волны, а то и меньше.
Левитирующая рыбка — слева, а левитирующая икринка, которую физик Се сотоварищи пытался «высидеть» в мощном ультразвуке, — справа. В ходе эксперимента экспериментаторы шприцом «подпаивали» этих испытуемых водой, но проку, похоже, от этого было мало (фото Wenjun Xie).
Включив прибор, экспериментаторы стали с помощью пинцета помещать в поле ультразвуковых колебаний живых существ. Но, похоже, чтобы обойтись без крупных жертв, решили брать не особенно массивных созданий.
Итак, в перечень «будущих лётчиков» внесли: муравьёв (полёты для некоторых из них — обычное дело), пауков (кстати, те ещё летуны, хотя и не левитируют), жуков, пчёл, головастиков, маленьких рыбок (просто рыбок) и икринок.
Насекомые в воздухе начинали быстро перебирать лапками в поисках опоры, но, это, разумеется, ни к чему не приводило, и уползти никуда не получалось. А те, кто умел летать, пытались улететь.
Судя по жалобам исследователей, божья коровка оказалась особенно прыткой, но и у неё ничего не вышло: её силы оказались несравнимы с давлением ультразвукового поля.
А это руководитель исследования Вэньцзюнь Се. Но он не левитирует (фото с сайта life.fudan.edu.cn).
«Нам приходилось тщательно контролировать силу левитации, потому что они порывались сбежать, — сетует на подопытных Се. — Но вообще нам с коллегами было интересно ловить улетающих божьих коровок».
Что ж, как видно, польза исследования многогранна: удалось и физику «приложить» к новому виду объектов, и детство подзабытое вспомнить. Кстати, результаты работы напечатаны в журнале Applied Physics Letters.
Сами светила китайской физики исследованием довольны и строят большие планы на будущее. «Наши результаты могут пригодиться для создания новых методов и концепций биологических исследований, — сказал Се. — Мы даже пытались вывести мальков из икринки во время акустической левитации». Только не уточнил, к чему всё же это привело.
Аналогичные эксперименты с ультразвуковой левитацией проводило раньше и NASA. Но стаканчики, мячики, коробочки — это всё не интересно (фото David Deak).
И пару слов о гуманности. Исследователи отчитались о нормальном состоянии муравья и божьей коровки после получасовой левитации, но сказали, что самочувствие рыбки оказалось не столь хорошим — из-за плохого снабжения водой в ходе эксперимента.
Про других испытуемых (или — неужели? — жертв) учёные умолчали. Ну, смотрите, ведь «зелёные» не дремлют!
Между прочим, упоминание насекомых, шустро перебирающих лапами, очень напомнило о спорткреветках, которые однажды оказались в похожей ситуации. Видимо, ультразвуковая левитация мелкой живности — такой же неплохой претендент на всемирно известную Шнобелевку.
В любом случае, оргкомитету стоит присмотреться к исследованию. Как вы думаете, а?
Магия науки: Томские ученые показали ультразвуковую левитацию
