Ngày 06 tháng 05 năm 2014

Một máy kéo tia âm thanh


Nó không thể kéo một con tàu vũ trụ vào Death Star, nhưng nó là máy kéo trùm âm thanh mạnh nhất đã được tạo ra.
Các nhà khoa học đã tạo ra một chùm máy kéo âm. Và nó không chỉ đơn giản là một bằng chứng tuyệt vời của khái niệm: chùm tia này kéo với hơn tỷ lần lực và có thể kéo đối tượng lớn hơn so với các chương trình trước cho chum máy kéo một triệu lần.



Chùm  máy kéo tia là mặt hàng chủ lực của khoa học viễn tưởng, dự kiến từ Death Star trong Star Wars và doanh nghiệp Star Trek. Thuật ngữ này được đặt ra bởi tác giả khoa học viễn tưởng và kỹ sư hóa học E.E “ Doc” Smith vào năm 1931. Trong thực tế, các nhà khoa học trước đây đã thành công trong việc sử dụng ánh sáng và âm thanh để đẩy và kéo các đối tượng xung quanh ở mức độ vi mô. Ví dụ, nhíp quang học laser, trong đó ánh sáng truyền đạt một đẩy nhẹ hoặc kéo vào vật. Kể từ khi các lực tham gia có quy mô nhỏ, các thiết bị được sử dụng để di chuyển những thứ có kích thước tương ứng nhỏ, bao gồm các tế bào.

Bây giờ các kỹ sư âm thanh, do Christine Démoré và Patrick Dahl tại Đại học Dundee ở Scotland, đã phát triển một chùm máy kéo âm có thể cuộn trong các đối tượng kích thước cm. “ các lực tham gia với chum máy kéo này là thực sự rất lớn so với những gì đã được nhìn thấy trước đây”, đồng tác giả nghiên cứu Gabriel Spalding , một nhà vật lý tại Đại học Illinois Wesleyan ở Bloomington nói.

Thiết bị này là một mảng vuông phát khoảng một ngàn siêu âm được đặt dưới cùng của một căn phòng chứa đầy nước. Trong thí nghiệm của mình, chi tiết trong bản xem trước vật chất, các nhà nghiên cứu sử dụng mảng để kéo đối tượng hình tam giác rỗng. Để kéo các đối tượng, mảng tạo ra một vùng áp suất thấp ở phía trước của các mục tiêu. Đối với mảng để làm việc, nó phải phát âm thanh khoảng cách đủ xa ngoài để trả lại sóng âm thanh khỏi mặt sau của mục tiêu. Trong khi sóng âm thanh có thể gạt sang phần phía sau của một mục- sau khi phản chiếu của mục tiêu, những con sóng tiếp tục về phía trước theo hướng họ đã đi di chuyển, giúp thúc đẩy các đối tượng mà nhấn đối với mảng. Ví dụ, nếu thiết bị phải đối mặt với mặt phẳng  của một đối tượng hình tam giác, bộ phát phải đối mặt với các biểu tượng sẽ phát ra sóng âmthanh chống lại mốc dốc của nó.

Trong khi các chùm máy kéo âm thanh thổi đi tiền nhiệm của nó, nó chỉ kéo với millinewtons lực phần nghìn của lực tương tác bởi giảm một, kích thước trung bình của trái táo. Hơn nữa, các chùm máy kéo âm thanh sẽ có vấn đề với các đối tượng mà không có một mặt sau nhô ra, ví dụ nếu chùm tia máy kéo đã phải đối phó với một hội đồng phẳng mặt trên. Chùm máy kéo âm thanh cũng sẽ không làm việc trong khoảng không, giống như chân không tuyệt đối không mang âm thanh. “ mục tiêu không phải là Borg có thể kéo bạn ” Spalding nói.



Credit: APS/Alan Stonebraker 

Nhưng bạn có thể làm rất nhiều với một lực nhỏ. “ Bạn có thể tưởng tượng chuẩn đoán y tế giống như các thử nghiệm cà chua tươi, ép các tế bào để nói nếu họ ung thư hoặc di căn bình thường”, Spalding nói. Ngoài ra, bạn cũng có thể tưởng tượng chùm tia điêu khắc để làm phẫu thuật mà không cắt người.” Sóng siêu âm đã được sử dụng  trong một thời gian để phá vỡ sỏi thận, nhưng nếu bạn muốn làm việc trong khung xương sườn hoặc xương sọ, bạn thực sự phải chắc chắn rằng bạn có thể tạc các chùm bạn sử dụng để bù đáp cho tất cả các phân tán họ có thể trải nghiệm hết các bộ phận khác nhau của cơ thể”.


Kỹ sư điện Andrea Alu của Đại học Texas, Austin, người không tham gia vào nghiên cứu này, nói rằng nó sẽ mất một thời gian để mở rộng quy mô loại công việc này. Nhưng sẽ được giá trị của nó. “ Tôi tin rằng làm cho thiết bị này đủ thực tế  cho hiệu quả được sử dụng  trong phòng thí nghiệm y sinh học vẫn sẽ phát triển đáng kể, nhưng các tác giả các tác giả đã có những tiến bộ quan trọng”.

 Chùm máy kéo âm thanh có thể được sử dụng kết hợp với các thiết bị bay lên âm thanh, mà sử dụng sóng âm thanh để đình chỉ các đối tượng trong không trung. “ Bay lên được sử dụng trong hóa học, nơi bạn có thể mong đợi những phản ứng giữa các hóa chất và các bề mặt để giữ chúng”, Spalding nói. Chùm máy kéo âm thanh có thể kéo những vật liệu xung quanh trong thời gian thí nghiệm.

Đây không phải là lần đầu tiên Spalding và các đồng nghiệp của ông ấy đã sử dụng với công nghệ của khoa học viễn tưởng. Ví dụ, họ đã phát triển tua vít âm mà quay đối tượng với chùm âm thanh, và Spalding lưu ý rằng mảng ba chiều mà thể chất có thể thao tác các đối tượng là, về cơ bản, “ holodecks”
Lược dịch, theo popularmechanics