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Cientistas levitam partículas com som para desafiar a gravidade

Cientistas levitam partículas com som para desafiar a gravidade

No que pode ser mais truque de mágica do que ciência, os cientistas têm usado ondas sonoras para levitar e estudar partículas. O objetivo da pesquisa é entender como os materiais se agrupam na ausência da gravidade.

"Grande parte do universo é feito de partículas em montagem", disse Heinrich Jaeger, o Distinguished Service Professor of Physics de Sewell Avery.

"Com a levitação acústica, temos um belo sistema de modelo para estudar a montagem em escalas visíveis ao olho humano, onde podemos rastrear cada partícula com precisão e, em seguida, relacionar os resultados a uma ampla gama de fenômenos frequentemente muito mais microscópicos."

O que os pesquisadores estavam examinando são as leis que regem as interações das partículas. Neste experimento em particular, Jaeger e sua equipe estavam interessados ​​na forma de clusters prototípicos.

Eles estavam estudando as formas que esses aglomerados assumem quando partem de uma única partícula, mais são adicionadas uma a uma. Para conseguir isso, eles usaram ondas sonoras para levitar partículas de plástico.

Eles então analisaram como essas partículas interagiam umas com as outras, focando em como elas se montavam e remontavam em diferentes configurações.

Eles também usaram câmeras de alta velocidade para rastrear as partículas levitadas. O que eles descobriram foi que cinco partículas ou menos se agruparam densamente em apenas uma configuração.

No entanto, com seis partículas ou mais, as partículas se tornaram criativas criando várias formas diferentes. A equipe chamou as três formas criadas por seis partículas de "paralelogramo, divisa e triângulo".

Em sete partículas, quatro formas foram feitas. Eles eram chamados de "flor, tartaruga, árvore ou barco".

"Seis partículas é o mínimo necessário para mudar entre as diferentes formas, que é onde as coisas ficam interessantes", disse o co-autor Anton Souslov, então pesquisador de pós-doutorado em UChicago e agora professor da Universidade de Bath.

"Para nós, cientistas, desafiar a gravidade para levitar a poeira também tem o interesse mais fundamental de desenvolver experimentos baseados na Terra para entender como os corpos no espaço, como os planetas, começam a se formar."

Um resultado inesperado

Um resultado inesperado do estudo foi descobrir que a frequência do som poderia influenciar as formas do cluster.

"Uma surpresa foi que, mudando a frequência da onda sonora, pudemos manipular os clusters e influenciar a forma que surgiu", disse a estudante Melody Lim, a primeira autora do artigo.

Agora, os pesquisadores estão procurando modelar a física por trás dessas forças acústicas. O objetivo é controlar o processo de montagem com esperança.

A equipe também está explorando como a levitação acústica afeta um número ainda maior de partículas. Isso logicamente resultará em estruturas mais complexas.

O novo estudo é publicado emFísica da Natureza


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