" La Levitación Acústica "

Fue un proyecto desarrollado por la NASA a mediados de los años 80 pero que tiene sus orígenes en 1930. Desarrollaron este pequeño experimento en el laboratorio y luego lo quisieron replicar en el espacio para ver como se comportaba con gravedad cero. Gracias a ello se dieron cuenta de que el agua respondía generando luminosidad cuando este era bombardeado con sonidos de alta frecuencia.

El fenómeno se llama sonoluminiscencia y se había observado en la tierra años atrás, la novedad es que el resultado en el espacio era distinto a lo esperado cosa que significó un problema que las leyes físicas actuales no explican, ya que la teoría más extendida es que las ondas producen una burbuja que colapsa en si misma, llegando a temperaturas altísimas y convirtiéndose en plasma lo que produce luz y probablemente una fusión de neutrones.

La levitación acústica es un fenómeno físico no lineal relacionado con las ondas acústicas (ya sea sonido o ultrasonido) que consiste en que al incidir en un objeto y bajo determinadas circunstancias, las ondas acústicas logran mantener ese objeto suspendido en el aire sin necesidad de contacto alguno, de ahí el nombre de levitación. Para lograr la levitación generalmente se requiere el uso de ondas estacionarias y niveles sonoros muy elevados (del orden de 155 dB ref. 20µPa) para lograr levitar muestras de unos cuantos gramos y dimensiones de unos cuántos milímetros. Este fenómeno se emplea cuando es necesario mantener una muestra suspendida en el aire sin necesidad de contacto, ya sea por riesgo de contaminación o reacción química entre la muestra y el contenedor empleado, como sería el caso de una gota de metal derretido, que por su temperatura podría reaccionar, o una planta de fabricación de circuitos integrados en la que el contacto con las obleas de silicio representa un serio riesgo de contaminación. También puede aplicarse para realizar distintas mediciones de parámetros físicos de la muestra, como su viscosidad, si se trata de una gota de líquido.

La levitación acústica se realiza desde 1987, cuando en un laboratorio de la NASA consiguieron inmovilizar, con sonido, a un objeto dentro de un recinto. Aunque fue el año pasado cuando se consiguió elevar a seres vivos (insectos) en una universidad China. Esta noticia no es nueva, hace tiempo que se difundió.

Jamás sabremos lo que verdaderamente pasó por la cabeza de la hormiga, de la mariquita, de la araña y del pez que fueron sometidos a este curioso experimento en la Universidad Politécnica del Noroeste, en China. Pero el profesor Wen-Jun Xie y sus colegas de la universidad afirman que estos animales parecen no tener ninguna secuela y salieron del experimento en buena forma, si se exceptúa el pez que no está acostumbrado a vivir fuera del ambiente acuoso.

Durante algunos minutos, cada uno de estos animales fue levantado a varios centímetros del soporte metálico sobre el cual habían sido puestos gracias a la fuerza del sonido. Justo debajo, un imán vibraba al ritmo de un campo eléctrico variable, generando ultrasonidos muy poderosos. La presión del aire se volvió entonces ampliamente suficiente para levantar algunos gramos de un pequeño pez.

Para alcanzar la levitación acústica hay que utilizar una longitud de onda del sonido, lo más próxima posible de la longitud del objeto que hay que levantar. Y colocar dos superficies reflectantes al doble de distancia de la onda que tenemos que utilizar. En el experimento, en China, los ultrasonidos emitidos eran de 20 mm. de longitud de onda para poder levitar a pequeños animales.

Este principio no es novedoso ya que se habían levantado acústicamente a burbujas hace ya algunos años. La levitación acústica no es una novedad en sí. La novedad era conseguir levitar a organismos vivos, conseguir la ingravidez.

La primera cámara de levitación acústica fue diseñada y construida en 1987 como un experimento de microgravedad para la NASA. Buscaban estudiar el efecto de no gravedad en los transbordadores. Era un cubo de plexiglás de 12 pulgadas y dentro de la cavidad resonante tenia 3 altavoces. Aplicando un sonido continuo, resonante respecto a la caja (600Hertz), y ajustando la amplitud y relación de fase entre los 3 altavoces, los científicos fueron capaces de controlar la levitación y el movimiento en todos los 3 ejes del espacio (x, y, z).

En el experimento realizado por el profesor Wen-Jun Xie, los animales quedaban atrapados en medio del aire durante media hora completa, a flote gracias a ondas sonoras de alta intensidad y frecuencia. El truco consiste en crear una onda permanente, estacionaria, con regiones de baja y alta presión. Los animales quedan atrapados en las áreas donde la presión es más baja.

La levitación de animales más grandes, incluso con humanos, no es concebible porque requeriría ondas acústicas más grandes, con lo que no serán ultrasonidos sinó ondas dentro del rango de audición humana. Con lo que estaríamos escuchando un sonido a baja frecuencia y a un volumen que nos destrozaría los oídos. Pero la eficacia del procedimiento si parece suficiente para levantar un ratón y para estudiar la evolución de sus huesos en condiciones de no gravedad.

La levitación acústica usa los sonidos a través del aire, para equilibrar la fuerza de la gravedad. En la Tierra esto representa que los objetos floten, pero en el espacio conseguimos que los objetos no se muevan ni estén a la deriva, sinó que queden fijados en unas coordenadas inmóviles.

Si creamos ondas estacionarias con sus nodos, zonas de presión mínimas, y sus antinodos, zonas de máxima presión, una gota de agua puede quedar atrapada en un nodo.

Fuente: [1], [2].