Студенты из Чикаго продемонстрировали левитацию с помощью термофореза

Москва, 14:39, 17 Фев 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Студенты-физики Чикагского университета помогли вывести левитацию на новый уровень. Они показали, как поднимать в воздух различные объекты в виде стеклянных, керамических и полиэтиленовых сфер, лед, частицы, волокна и семена расторопши между теплой и холодной пластинами в вакуумной камере.

В своей работе исследователи достигли ряда прорывов левитации в длительности, ориентации и способе. В итоге левитация длилась более часа, а не несколько минут, была достигнута стабильность радиально и вертикально, а не просто вертикально и был использован градиент температуры, а не свет или магнитное поле.

В эксперименте, нижняя медная пластина имеет комнатную температуру, а цилиндр из нержавеющей стали, заполненный жидким азотом, подают в качестве верхней пластины. Восходящий поток тепла от теплой к холодной плите поднимал частицы, задерживая их в левитации на неопределенный срок.

Таким образом, большой температурный градиент приводит к силе, которая уравновешивает силу тяжести и приводит к стабильной левитации. Исследователям удалось управлять термофоретическими силами (термофорез — движение частиц с помощью градиента температуры) и найти разумное согласие с тем, что предсказывает теория.

Ключом к получению высокой стабильности левитации является геометрическая конструкция из двух пластин. Правильное соотношение их размеров и вертикального расстояния позволяет теплому воздуху обтекать и эффективно захватывать левитирующие объекты, когда они отдаляются от центра. Еще одним фактором является то, что температурный градиент должен быть направлен строго вверх — даже смещение на один градус значительно уменьшит стабильность левитации.

Эксперимент предлагает новую платформу для изучения динамики астрофизических, химических и биологических систем в условиях микрогравитации, по мнению исследователей.

Левитация макроскопических частиц в вакууме представляет особый интерес из-за ее широкого применения в космосе, атмосферных и астрохимических исследованиях. Термофорез используется в аэрозольных тепловых уловителях, безопасности ядерных реакторов и изготовлении оптических волокон с помощью процессов вакуумного напыления.

Левитация материалов в наземных экспериментах представляет собой идеальную платформу для изучения динамики частиц и взаимодействий в первозданной изолированной среде, заключил документ.