فیزیکدانان برای اولین بار قانون نیوتن را نقض کردند

برای اولین بار، چندین شیء با استفاده از صدا در هوا نگه داشته شدند.

به گزارش مجله خبری نگار،دانشمندان موسسه علوم و فناوری اتریش راهی برای حل مشکل اصلی شناوری آکوستیک - فروپاشی آکوستیک - پیدا کرده‌اند، زمانی که چندین ذره که در یک میدان صوتی معلق هستند، ناگزیر یکدیگر را جذب کرده و به هم می‌چسبند. افزودن بار الکتریکی به ذرات اجازه می‌دهد تا از هم جدا بمانند و حتی ساختار‌های پایداری را تشکیل دهند که قبلاً غیرممکن بود. این کار در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.

شناوری آکوستیک ذرات را با استفاده از یک موج صوتی ایستاده در هوا نگه می‌دارد: نقاط فشار در گره‌های موج ایجاد می‌شوند و به یک جسم کوچک اجازه می‌دهند "شناور" شود. با این حال، اگر چندین ذره وجود داشته باشد، صدای منعکس شده از آنها باعث ایجاد جاذبه می‌شود و باعث می‌شود کل ساختار فوراً فرو بریزد.

تیمی به رهبری اسکات وایتوکایت، راه حل هوشمندانه‌ای پیدا کردند: باردار کردن ذرات و استفاده از دافعه الکترواستاتیکی برای مقابله با نیرو‌های صوتی. با تنظیم سطح بار، محققان توانستند به رژیم‌های مختلفی دست یابند - از ذرات کاملاً جدا از هم گرفته تا ساختار‌های هیبریدی، که در آن برخی ذرات جدا از هم باقی می‌مانند در حالی که برخی دیگر خوشه تشکیل می‌دهند.

دانشمندان یاد گرفته‌اند که این پیکربندی‌ها را به روشی غیرمعمول کنترل کنند: با "پرتاب" ذرات با استفاده از یک صفحه بازتابنده باردار در پایین. این امر امکان تغییر ساختار را در لحظه فراهم می‌کند.

وقتی ذرات در فاصله‌ای نگه داشته شدند، چشم‌انداز فیزیکی کاملاً جدیدی برای محققان گشوده شد. در برخی پیکربندی‌ها، اجسام شروع به چرخش به صورت جداگانه یا تشکیل جفت کردند، به طوری که یک ذره، ذره دیگر را "تعقیب" می‌کرد. رسماً، به نظر می‌رسد که این قانون سوم نیوتن را نقض می‌کند - نیرو‌های بین اجسام نه برابر هستند و نه مخالف. در واقعیت، تکانه اضافی در میدان صدا از بین می‌رود، اما خود اثرات قبلاً غیرقابل تشخیص بودند: ذرات به سادگی نمی‌توانستند از هم جدا شوند.

اکنون فیزیکدانان بستری دارند که به آنها امکان مطالعه برهمکنش‌های نامتقارن را می‌دهد، که برای درک سیستم‌های دینامیکی غیراستاندارد - از ماده فعال گرفته تا ربات‌های مینیاتوری - مهم هستند.

نویسندگان معتقدند که روش آنها می‌تواند در علم مواد، میکرورباتیک و ایجاد ساختار‌های تطبیقی از چندین عنصر کوچک که می‌توانند در هوا مونتاژ شوند، کاربرد داشته باشد.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری