V zajetí zvuku

Tento pozoruhodný kousek se podařil britským výzkumníkům z univerzity v Bristolu. Hlavní roli v něm hraje - možná trochu překvapivě - akustika. Svými experimenty prokázali, že je možné použít akustický tažný paprsek, aby vyvolal úspěšnou levitaci u větších předmětů, než se dříve zdálo možné.

Průlom slibující nové možnosti
Vědci zkoumají tento fenomén už řadu let, ale dosud se jim nepodařilo překonat omezení velikosti. Až dosud. Práce bristolských výzkumníků je považována za zásadní průlom v oblasti možného využití pro praktické aplikace. Metoda umožňující zachytit částice větší než vlnová délka zvuku je výsledkem speciálního typu akustického pole nazývaného víry, které Asier Marzo z fakulty strojního inženýrství Bristolské univerzity pro server Digital Trends popisuje jako „zvuková tornáda, s tichým jádrem uprostřed". Jednou ze zajímavých schopností těchto vírů je, že mohou zvýšit svou clonu. Bohužel, když se za běžných okolností pokusíte vložit částici do jádra víru, začne se točit a je rychle vysunuta ven.
„V minulosti jsme použili různá akustická pole, abychom zachytili částice: stojaté vlny, dvojité pasti nebo tzv. lahvové pasti", řekl Dr. Asier Marzo. „Vygenerují se tak, že několik reproduktorů vydává zvuková pole se stejnou amplitudou a frekvencí, ale různými koordinovanými fázemi. Nicméně všechna tato pole mají společné to, že oddělení mezi oblastmi s nízkou intenzitou je vždy kolem poloviny vlnové délky použitého zvuku. Například provoz ve vzduchu při 40 kHz dává vlnové délce 8,6 mm. Částice se zachycují v uzlech, takže částice větší než poloviční vlnová délka se rozprostírají v několika uzlech a nemohou být stabilně zachyceny," popisuje Dr. Marzo princip tohoto procesu.
Aby vědci dokázali tyto problémy překonat a objekt na požadované pozici udržet, vyzařovali velmi krátké impulsy vírů s opačnými směry: Vysláním jednoho víru proti směru hodinových ručiček po dobu jedné milisekundy a následně další milisekundový vír v protisměru, tedy po směru hodinových ručiček. Tato posloupnost krátkých impulzů jim dovolila zachytit i větší částice, aniž by se točily. A protože staré přísloví říká, že lepší je jednou vidět, než stokrát slyšet (nebo třeba číst), doporučujeme podívat se, jak systém funguje na: www.bristol.ac.uk/news/2018/january/tractor-beam.html

Budeme jednou levitovat na zvukových vlnách?
Úspěšné experimenty bristolských výzkumníků nabízejí šance, že v budoucnu bude možné s využitím větší akustické síly zachytit a udržet ještě větší předměty - a to např. včetně lidí. Toho se dosáhne bez snížení síly zvuku. Snížená síla zvuku by byla pro člověka slyšitelná a tudíž i nebezpečná. Předtím, než se však k tomu podaří dojít, zaměřují se vědci na okamžité aplikace. „Pro mě jsou zajímavé aplikace akustického lovu v menším měřítku. Například k zachycení a likvidaci objektů, které se nacházejí uvnitř našeho těla, jako jsou třeba ledvinové kameny nebo nečistoty plavající v oku. Schopnost „polapit“ částice velikosti dané vlnové délky dovoluje použít stejnou frekvenci pro jejich zobrazení a zachycení. To by mohlo vést k ultrazvukovým zobrazovacím strojům, které mohou nejen vidět dovnitř nás, ale také manipulovat s částicemi, které tam jsou," komentuje možnosti nových výzkumů Asier Marzo.

Publikováno: 2. 4. 2018 | Počet zobrazení: 1623 357