Un equipo de científicos han realizado un descubrimiento revolucionario al resolver un misterio de la antigravedad que aparentemente desafiaba las normas de la física clásica, allanando potencialmente el camino para avances revolucionarios en la tecnología de levitación magnética.

El descubrimiento se centra en una forma única de levitación magnética, demostrada por primera vez en 2021 por el científico turco Hamdi Ucar, ingeniero electrónico de Göksal Aeronautics (Turquía).

Normalmente, la configuración se vuelve inestable cuando se intenta equilibrar dos imanes que se repelen para contrarrestar la gravedad. Sin embargo, en un estudio publicado en la revista Symmetry, Ucar revela que, cuando se coloca cerca de otro imán que gira rápidamente, un imán puede girar y levitar en el aire.

En su experimento, Ucar utilizó un juguete Levitron con un imán unido a un motor que giraba a unas 10.000 rpm. Cuando se colocó a unos centímetros por debajo del rotor, un segundo imán también empezó a girar y alcanzó un estado estable de levitación.

Resuelto un misterio de la antigravedad

La levitación magnética no es un concepto nuevo; el ejemplo más conocido son los trenes Maglev. Sin embargo, las tecnologías existentes utilizan mecanismos de giro lento o estabilizadores externos para controlar las potentes fuerzas magnéticas utilizadas para elevar y propulsar. En cambio, el sistema de Ucar se basa en la rotación a alta velocidad y en una interacción única entre los imanes giratorios.

Tren de Shanghai Maglev. Crédito de imagen: depositphotos.com

El desconcertante comportamiento de los imanes levitantes en los experimentos de Ucar dejó perplejos a los investigadores, ya que parecía ir en contra de los principios básicos de la física y de las normas establecidas sobre cómo interactúan los imanes.

Intrigados por el enigma científico, el Dr. Rasmus Bjørk y un equipo de investigadores de la Technical University of Denmark se embarcaron en una búsqueda para desmitificar el inusual fenómeno.

El Dr. Bjørk dijo en un comunicado:

“Los imanes no deberían flotar cuando están juntos. Normalmente, se atraen o se repelen. Pero resulta que si se hace girar uno de los imanes, se puede conseguir que se ciernan. Y eso es lo extraño. La fuerza que afecta a los imanes no debería cambiar sólo porque gires uno de ellos, así que parece que hay un acoplamiento entre el movimiento y la fuerza magnética.”

El planteamiento del investigador tenía dos vertientes. La primera consistió en replicar los resultados de Ucar utilizando elementos disponibles en el mercado, como imanes de neodimio y herramientas eléctricas. En un segundo experimento, más sofisticado, los científicos utilizaron tecnología de seguimiento del movimiento para tomar medidas precisas de la fuerza magnética.

Los resultados fueron reveladores. Los experimentos demostraron que, cuando el imán flotante empezó a girar, encajó en frecuencia con el imán del rotor, adoptando una orientación casi vertical.

Los ejes polares de los dos imanes, casi perpendiculares entre sí, formaban una configuración que normalmente sería inestable. Sin embargo, en esta configuración, el campo magnético giratorio del rotor ejercía un par de torsión sobre el flotador, fijándolo en una posición levitatoria estable.

Crédito de imagen: Dr. Rasmus Bjørk

Una nueva forma de levitación magnética

Mediante un modelo informático que tenía en cuenta las interacciones magnetostáticas entre los dos imanes, el equipo de investigación afirma haber resuelto el misterio de la antigravedad y confirmado el descubrimiento de una nueva forma de levitación.

En un artículo publicado en Physical Review Applied, los investigadores detallan cómo el campo giratorio del imán en rotación creaba un par de fuerzas contrarrestado por la acción giroscópica de la rotación del imán en levitación. Este delicado equilibrio de fuerzas permitió una levitación estable, con las fuerzas magnéticas creando tanto un componente atractivo como uno repulsivo, equilibrando el imán “flotante” en el aire.

En lugar de desafiar las leyes de la magnetostática, los hallazgos revelaron que la posición de equilibrio del imán levitante se debe en realidad a las interacciones magnetostáticas entre el imán giratorio.

El Dr. Bjørk explicó que el fenómeno es similar al de una peonza, donde la rotación bloquea el objeto en su posición, desafiando la gravedad o, en este caso, el empuje y la atracción de las fuerzas magnéticas.

En declaraciones a la revista Physics Magazine, Ucar reconoció la precisión del reciente estudio y sugirió nuevas mejoras en las simulaciones, sobre todo para tener en cuenta el papel de las corrientes de Foucault. Mientras tanto, el equipo de Bjørk concluye que estas corrientes son insignificantes en este mecanismo de levitación.

En la imagen se puede apreciar la configuración experimental que incluye un primer plano del rotor y el imán flotador. El primer plano es una imagen tomada con una cámara de alta velocidad, donde el imán flotador ha sido pintado para indicar sus polos magnéticos. Puede verse que el imán flotador está claramente levitando en la imagen. Crédito de imagen: J.M. Hermansen et al.

Un nuevo mundo de posibilidades de tecnología de levitación magnética

Además de resolver un misterio desconcertante, esta interacción recién comprendida entre fuerzas magnéticas podría abrir la puerta a un mundo de posibilidades en la tecnología de levitación magnética.

Algunos expertos, como Marcel Schuck, director general y fundador de No-Touch Robotics en Zúrich, ya han señalado que un sistema que utilice este método de manipulación y atrapamiento magnético recién descubierto podría simplificar y mejorar las tecnologías de levitación magnética existentes.

Frederik Laust Durhuus, coautor del estudio y doctorando en la DTU, dijo en un comunicado:

“Otras posibilidades dependerán de hasta qué punto se pueda aumentar o reducir la escala del fenómeno y de lo bajo que sea el coste energético. Esto requerirá más investigación”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Physical Review Applied.

Fuente: eurekalert

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Crédito imagen de portada: depositphotos.com