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Des scientifiques lévitent des particules avec du son pour défier la gravité

Des scientifiques lévitent des particules avec du son pour défier la gravité


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Dans ce qui peut être plus magique que la science, les scientifiques ont utilisé avec succès des ondes sonores pour léviter et étudier les particules. Le but de la recherche est de comprendre comment les matériaux se regroupent en l'absence de gravité.

«Une grande partie de l'univers est constituée de particules qui s'assemblent», a déclaré Heinrich Jaeger, professeur distingué de physique Sewell Avery.

"Avec la lévitation acoustique, nous avons un beau système de modèle pour étudier l'assemblage à des échelles visibles à l'œil humain, où nous pouvons suivre chaque particule avec précision, puis relier les résultats à un large éventail de phénomènes souvent beaucoup plus microscopiques."

Ce que les chercheurs examinaient, ce sont les lois régissant les interactions des particules. Dans cette expérience en particulier, Jaeger et son équipe se sont intéressés à la forme des clusters prototypiques.

Ils étudiaient les formes que prennent ces grappes en partant d'une seule particule, d'autres sont ajoutées une à une. Pour y parvenir, ils ont utilisé des ondes sonores pour faire léviter des particules de plastique.

Ils ont ensuite analysé comment ces particules interagissaient les unes avec les autres en se concentrant sur la façon dont elles se sont assemblées et réassemblées dans différentes configurations.

Ils ont également utilisé des caméras à grande vitesse pour suivre les particules en lévitation. Ce qu'ils ont découvert, c'est que cinq particules ou moins se sont regroupées de manière dense dans une seule configuration.

Cependant, à six particules et plus, les particules sont devenues créatives en créant plusieurs formes différentes. L'équipe a appelé les trois formes créées par six particules «parallélogramme, chevron et triangle».

À sept particules, quatre formes ont été faites. On les appelait «une fleur, une tortue, un arbre ou un bateau».

«Six particules est le minimum nécessaire pour changer entre différentes formes, et c'est là que les choses deviennent intéressantes», a déclaré le co-premier auteur Anton Souslov, puis chercheur postdoctoral à l'UChicago et maintenant à la faculté de l'Université de Bath.

"Pour nous, scientifiques, défier la gravité pour faire léviter la poussière présente également cet intérêt plus fondamental de développer des expériences basées sur la Terre pour comprendre comment des corps dans l'espace comme des planètes commencent à se former."

Un résultat inattendu

Un résultat inattendu de l'étude a été de découvrir que la fréquence sonore pouvait influencer les formes des amas.

«Une surprise a été qu'en changeant la fréquence des ondes sonores, nous pouvions manipuler les grappes et influencer la forme qui en émergeait», a déclaré Melody Lim, étudiante diplômée, première auteur de l'article.

Aujourd'hui, les chercheurs étudient la modélisation de la physique derrière ces forces acoustiques. L'objectif est de contrôler le processus d'assemblage, espérons-le.

L'équipe explore également l'impact de la lévitation acoustique sur un nombre encore plus grand de particules. Cela entraînera logiquement des structures plus complexes.

La nouvelle étude est publiée dansPhysique de la nature


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