Nemrégiben nagy előrehaladás történt az akusztikus lebegtetés felhasználásának terén. Bár már a XX. században bemutatásra kerültek olyan gépek, amelyek nagyon apró dolgokat lebegtettek: folyadékékcseppeket, bogarakat, mikrochippeket. Ezen túlmenően a felhasználásukkal is kecsegtettek: tárolómentes kémiai reakciók, állatok vizsgálata, érintkezés nélküli összeszerelés. A megfelelő tudományos területeken napjainkban is folytatják ezeknek a kísérleteknek a továbbfejlesztését. Én viszont egy új felhasználását szeretném bemutatni: a különböző, forgást végző részecske halmok modellezését.
Bevezetőül egy rövid ismertető az akusztikus lebegtetésről. Ugye a hang hullámok formájában halad át a levegőn, ütközés esetén irányt váltva folytatja útját. Ha a felületről merőlegesen ütközik vissza a hanghullám, akkor az hatással lesz az eredeti hullámra, interferencia lép fel. A megegyező fázisban lévő hullámok felerősítik, az ellenkező fázisúak pedig kioltják egymást. Ilyenkor létrejönnek olyan pontok a terjedés mentén, ahol a hullám látszólag egy helyben marad. Ezeket az úgynevezett csomópontokat használják ki az akusztikus lebegtetésnél. A hangsugárzásból adódó nyomáskülönbség a csomópontokba lükdösi az apró testeket. Ha valami ezen kívülre kerülne, az vagy visszaesne az „egyensúlyi” pontba, vagy teljesen kiröpülne a rendszerből.
Ezt a technológiát kihasználva álltak neki a Chicagoi Egyetem kutatói azt a célt tűzték kis, hogy olyan modelleket alkossanak, melyekkel a gyorsan forgó testek, rendszerek torzulását lehet vizsgálni. Ilyenek például a fekete lyukak, az aszteroidák, vagy az atommagok. A kísérleti modell egy akusztikus lebegtető gépben lévő, mikrométeres átmérőjű műanyag golyókból áll. A gépben minimális amplitúdójú hanghullámokkal lebegve tartják őket, majd a hullám diszperziót kihasználva, gyenge vonzást hoznak létre közöttük. Egy megfelelő hangfrekvenciát beállítva, a tér forgató nyomatékkal hat a testhalmazra, mellyel be lehet állítani a szimpatikus forgási sebességet. A forgó testek alakját általában a kohéziós erők – amelyek összetartják – és a centrifugális erők – melyek széthúzzák – egyensúlya határozza meg. Ezeket a feltételeket az előbb leírt modell 2D-ben viszonylag jól utánozza. Igaz, nagy előrehaladást még nem produkáltak, de egy remek kiinduló pont lehet a jövőbeli kutatásokhoz. Az összetevők – testméret, alak, és anyag – külön-külön történő változtatása sok lehetőséget biztosít különféle kísérletekre különböző területeken, legyen az asztrofizika vagy atomfizika.
Források: physics.aps.org; phys.org; wikipedia.org; youtube.com; Physical Review X