Создан притягивающий луч для плавучих объектов

kwjwreNWSaA1

Впервые реализация луча оказалась применима к макрообъектам.

Физики из Австралийского национального университета разработали метод притяжения плавучих объектов на поверхности жидкости, который напоминает действие известного в фантастике притягивающего луча (tractor beam). Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, его препринт можно найти в архиве Корнельского университета, а краткое описание в пресс-релизе университета.

Метод основан на создании в жидкости системы поверхностных волн при помощи колебаний подвижного поплавка. Как показали эксперименты в водном боксе, эти волны приводят к возникновению поверхностных токов причудливой формы, в том числе и таких, которые направлены на источник колебаний. Для наблюдения за возникающими потоками исследователи использовали трехмерный трекинг взвеси мелких частиц.

tVRaJpbiw6g1

Карта токов на поверхности жидкости, справа — та, что соответствует притягивающему лучу. Изображение: Stuart Hay, ANU

С помощью поверхностных токов плавучий объект можно двигать в любом нужном направлении. Для этого достаточно подобрать частоту и ориентацию колебаний поплавка. В экспериментальной установке австралийские физики таким образом управляли движением шарика для пинг-понга.

Как поясняют авторы, их методом можно создавать не только притягивающие, но и отталкивающие токи, а также воронки, в которых жидкость движется по кругу. Интересно, что несмотря на воспроизводимость результата, математического аппарата для его описания до сих пор нет. Одни из авторов, Хорст Пунцман, говорит об этом так:

Это одна из самых больших неразрешенных задач, хотя [данный эффект] может воспроизвести кто угодно просто в ванне у себя дома. Мы были очень удивлены, когда обнаружили, что никто не наблюдал это раньше.

Излучение, напоминающее притягивающий луч, физикам уже удавалось продемонстрировать ранее на основе электромагнитных волн. Оно было основано на использовании лучей Бесселя как одного из решений уравнения Максвелла. Движение в таком притягивающем луче возникало за счет того, что отражение фотонов от управляемого объекта было максимально в направлении, противоположном источнику излучения. Такой притягивающий луч, в отличие от «водного», может работать с только микрообъектами.