Los investigadores han logrado hacer levitar con éxito una bola de poliestireno sólido de 50 mm (2 pulgadas) usando nada más que ondas sonoras de alta frecuencia.
Aunque los científicos han sido capaces de hacer levitar acústicamente objetos pequeños como gotitas de agua durante años, esta esfera es una de las más grandes que jamás se hayan hecho flotar en el aire usando el poder del sonido.
La levitación acústica funciona mediante la oposición haces de ondas sonoras para crear una ondas estacionarias. Estas ondas estacionarias tienen picos que oscilan entre alta y baja presión y pueden utilizarse para hacer rebotar y empujar un objeto con la fuerza de gravedad.
Por lo general, esto se hace con dos ondas de sonido opuestas, y gotas de agua o pequeñas bolas de poliestireno más pequeñas que la longitud de onda acústica.
La técnica tradicional es atrapar el objeto en el nodo de presión – el punto donde la presión de la onda no cambia en absoluto – para que la onda debajo del objeto funcione como una paleta de ping pong, golpeando constantemente el objeto hacia arriba.
Pero esta es la primera vez que la levitación acústica se ha hecho con una esfera que es 3,6 veces más grande que la longitud de onda acústica, y tiene una masa de alrededor de 1,5 gramos.
Usando la técnica tradicional, se pensaba que el objeto de tamaño máximo que podía ser levitado utilizando ondas de ultrasonido, que tienen una frecuencia de 20 kHz y una longitud de onda de 14 mm, era de aproximadamente 4 mm de diámetro.
«En nuestro trabajo, hemos demostrado que podemos combinar múltiples transductores ultrasónicos para hacer levitar un objeto significativamente mayor que la longitud de onda acústica», dijo uno de los investigadores, Marco Andrade, de la Universidad de São Paulo en Brasil, para Phys.org.
Para conseguirlo, el equipo utilizó una estructura de trípode de transductores de ultrasonido.
En lugar de atrapar el objeto en el nodo de presión – el método del palo de ping pong no es lo suficientemente potente como para hacer levitar algo tan grande – el equipo generó una onda estacionaria entre los transductores y el objeto. Esto significó que la esfera estaba siendo amortiguada en tres lados por las ondas de sonidos para mantenerla en su lugar.
Usando esta técnica, fueron capaces de hacer levitar la esfera a una altura de alrededor de 7 mm, que es aproximadamente la mitad de la longitud de onda de las ondas acústicas.
Sin embargo, los investigadores esperan que mediante la deformación de su técnica, serán capaces de lograr que los objetos leviten a más altura – y también hacer que objetos de mayor tamaño leviten en diferentes ángulos.
«Por el momento, sólo podemos hacer levitar objetos en una posición fija en el espacio», dijo Andrade a Phys.org. «En trabajos futuros, nos gustaría desarrollar nuevos dispositivos capaces de hacer levitar y manipular objetos más grandes en el aire.»
La levitación acústica podría desempeñar un papel importante en el futuro para analizar y controlar el líquido en el espacio, así como ayudar a los investigadores manejan materiales extremadamente calientes o cáusticos aquí en la Tierra.
También podría ayudar a los investigadores a llegar a generar dispositivos de rayo tractor al estilo de Star Trek, que podrían tirar de un objeto hacia ellos.
La investigación fue publicada en Applied Physics Letters.
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