Заставить маленький предмет висеть в воздухе с помощью звука умеют давно. Но обычно есть одна проблема: объект приходится фактически зажимать звуковым полем между излучателями или работать совсем рядом с источником.

Исследователи из Японии и Великобритании показали другой вариант: предмет стабильно висит почти в 40 сантиметрах от ультразвуковой решётки, хотя звук приходит только снизу.

А в одном из экспериментов между источником и парящим объектом вообще поставили препятствие.

Работа опубликована 24 августа в Physical Review Letters командой из Университета Цукубы, Бристольского университета и Pixie Dust Technologies. Исследователи называют результат первой экспериментальной демонстрацией устойчивой трёхмерной акустической левитации внутри области высокого давления бесселева пучка нулевого порядка.

И вот здесь начинается самое интересное.

Почему обычная акустическая левитация устроена иначе

Звук — это колебания давления в среде. Если создать достаточно интенсивное и правильно организованное ультразвуковое поле, возникающая акустическая сила способна противодействовать гравитации.

Предмет можно заставить буквально висеть в воздухе.

Классическая схема часто использует стоячую волну. В ней появляются устойчивые области, где частицу можно удерживать. Удобно, но геометрия установки сильно ограничивает свободу: нужны встречные волны, отражатель либо объект приходится держать близко к одностороннему излучателю.

С односторонней ловушкой возникает другая неприятность. Чем дальше объект от источника, тем слабее становится удерживающая сила. В какой-то момент поле уже не возвращает частицу к устойчивому положению, а начинает её выталкивать.

Авторы новой работы решили поменять не мощность, а форму самого звукового поля.

Вместо обычного луча — бесселев пучок

В эксперименте использовали ультразвуковую фазированную решётку из 256 излучателей, работающих на частоте 40 кГц. Они создают так называемый бесселев пучок нулевого порядка.

У него есть занятное свойство: центральная область высокой интенсивности остаётся сравнительно узкой на большом расстоянии.

Если совсем грубо представить обычный направленный пучок как луч фонарика, постепенно расширяющийся по мере удаления, то бесселев пучок больше напоминает длинную тонкую структуру с интенсивным центральным «стержнем».

Именно внутри этого стержня исследователи научились удерживать объект.

Причём здесь есть физически необычная деталь.

Во многих традиционных акустических ловушках частица находится около минимума звукового давления.

Здесь её удалось стабильно удерживать непосредственно в центральной области высокого давления бесселева пучка. Именно это авторы называют новым режимом акустической левитации.

Насколько далеко она действительно работает

В основном эксперименте использовался шарик из вспененного полистирола диаметром всего 1,5 мм.

Его удалось стабильно удерживать на расстояниях от 141 до 397 мм от ультразвуковой решётки.

То есть максимальная продемонстрированная дистанция — 39,7 сантиметра, или 46,6 длины волны.

Для сравнения, протестированная авторами обычная односторонняя ловушка работала примерно до 66,7 мм. Поэтому исследователи говорят почти о шестикратном увеличении рабочего расстояния.

Но система умеет не только удерживать шарик.

Авторы показали управляемое перемещение объекта в трёх измерениях, одновременную левитацию нескольких объектов и работу с предметами несферической формы. Среди продемонстрированных образцов были сухой чайный лист и кусочек аэрогеля.

А потом исследователи поставили на пути звука препятствие.

Самый эффектный эксперимент — левитация за препятствием

У бесселевых пучков есть ещё одно интересное свойство, которое называют self-healing — «самовосстановлением».

Название немного обманчиво. Звуковая волна, конечно, не чинит себя и не проходит сквозь непрозрачный объект.

Происходит другое.

Если часть пучка перекрыть, волны, распространяющиеся под углом вокруг препятствия, дальше снова интерферируют и восстанавливают центральную структуру поля.

Поэтому за препятствием опять появляется область, пригодная для удержания частицы.

В эксперименте исследователи действительно продемонстрировали левитацию объекта за физическим препятствием. Это уже интереснее простого рекорда расстояния: манипулятор потенциально получает возможность работать там, где между излучателем и объектом что-то находится.

Но 40 сантиметров — не значит, что завтра ультразвуком будут переносить телефоны

Вот здесь красивый заголовок легко превратить в совсем другую новость.

Исследователи не поднимали предметы обычного бытового размера на расстоянии 40 сантиметров.

Главный тестовый объект — шарик вспененного полистирола диаметром 1,5 мм. Это чрезвычайно лёгкий объект.

Поэтому из эксперимента пока нельзя делать вывод, что технология масштабируется до граммов, десятков граммов или тем более килограммов.

Не показан здесь и готовый промышленный манипулятор.

Речь пока о новом способе формирования акустической ловушки.

Именно возможность увеличить массу удерживаемых объектов, на мой взгляд, теперь становится одним из самых интересных вопросов.

А зачем вообще поднимать что-либо звуком?

Главное достоинство акустической левитации не в красивом трюке.

Это манипуляция без физического контакта.

Представьте материал, которого нежелательно касаться механическим захватом: очень хрупкий образец, вещество, которое нельзя загрязнять поверхностью инструмента, каплю реактива или потенциально опасный материал.

Контактный манипулятор здесь сам становится частью проблемы.

Ультразвуковой — нет.

Авторы поэтому называют среди возможных направлений автоматизацию экспериментов, работу с чувствительными или опасными материалами и объёмные дисплеи. Но это именно потенциальные применения новой физической платформы, а не готовые продукты.

И есть ещё одна любопытная перспектива.

Если объект можно не только удерживать далеко от источника, но и двигать в трёх измерениях, одновременно управлять несколькими частицами и работать за препятствиями, то ультразвуковая решётка постепенно превращается из лабораторного «левитатора» в настоящий бесконтактный манипулятор.

Пока — для очень маленьких и лёгких объектов.

Но ещё недавно именно рабочее расстояние было одним из серьёзных ограничений односторонних систем. Теперь его отодвинули почти до 40 сантиметров.

Что интересно обсудить

Мне здесь любопытнее всего не сама левитация — её демонстрируют уже много лет, — а вопрос масштабирования.

Как думаете, что окажется более жёстким пределом такой технологии: масса предмета, требуемая мощность ультразвука, точность управления или безопасность для окружающей среды?

Если среди пикабушников есть люди, работавшие с ультразвуком и фазированными решётками, особенно интересно услышать практический взгляд.

Первоисточники

Основная работа: Yusuke Koroyasu et al., Midair Single-Sided Acoustic Levitation in High-Pressure Regions of Zero-Order Bessel Beams, Physical Review Letters 137, 094001, опубликована 24 августа 2026 года. Статья открытая, лицензия CC BY 4.0.

Оригинальная статья в Physical Review Letters

Дополнительные материалы и описание установки опубликованы исследовательской группой Университета Цукубы; независимый университетский релиз с пояснениями дал также Бристольский университет.

Материалы исследовательской группы Университета Цукубы

Материал Бристольского университета

Интересно, а кто вообще придумал технологию превращения браги в "огненную воду"?

Вопрос, знаете, не праздный. Потому как за внешне простым действом — перегонкой, стоят почти две тысячи лет человеческой истории. С алхимиками, монахами, царскими указами и патентами. И, как водится, тут не обошлось без русской смекалки, немецкой педантичности и американской тяги к свободе.

Все для того, чтобы можно было налить и поднять стакан "свойской".

Сама суть самогоноварения состоит в технологии дистилляции — превращения жидкости в пар с последующим охлаждением.

Все просто. Нет дистилляции, нет перегонки. Сама процедура известна уже не одно тысячелетие. Еще в III веке до нашей эры египтяне конструировали первые аппараты для перегонки. Их потом применяли в Древней Греции и Риме. Правда, крепкие напитки тогда не гнали. А дистилляторы применяли для получения эфирных масел и лекарств, но никак не спирта. Что тут скажешь, "темные" были еще люди. Дистилляторы, понимаешь, только для микстур применять...

Но все изменилось в IX веке. Арабы, которые были мастаками в химии, придумали змеевик — медную трубку, скрученную в несколько витков. Правда, охлаждали ее просто на воздухе. Эффективность была так себе, но сама идея — революционная.

Вообще, змеевик можно отнести к гениальным базовым изобретениям человека наряду с колесом, луком и лодкой.

Позже нашелся гений, который догадался опустить змеевик в холодную воду. Им стал немецкий монах Базиль Валентин. А случилось это в XV веке.

Тогда же в Европе стартовала эра самогоноварения. Потому как холодная вода кардинально повысила выход спирта.

В России самогоноварение началось с Ивана Грозного. Именно в 1552 году, после взятия Казани, царь распорядился организовать в столице кабаки. Доход от них шел в казну. Но почти сразу же с этим появились и "левые" производства, что в общем-то, типично по-русски. Первые пять веков российского самогоноварения — по сути, история борьбы с ним.

В XVII веке ситуация стала системной. Царь Алексей Михайлович получил в подарок из Венеции первый самогонный аппарат. И уже через полвека агрегат был чуть ли не в каждом селе.

В 1677 году воевода Прозоровский писал царю, что на Вятке "во многих домах допускается беспошлинно и без разрешения "цидить" перегон". То есть гнали свое "бухло" все тогдашние сословия.

Пётр I в 1714 году разрешил в Сибири "курить вино людям всех званий свободно", правда, с обязательной клейменой посудой и уплатой сбора. Но "свободно" — это по меркам того времени. А уже в XIX веке, когда водка стала монополией государства, самогоноварение ушло в глубокое подполье.

Кстати, до революции "самогоном" называли вовсе не напиток, а охоту, когда человек сам, без лошадей и собак, бежал за зверем. А нелегальный алкоголь называли "корчмой". И только в советское время за этим словом закрепилось нынешнее значение.

В Америке самогон называют Moonshine ("лунный свет"). Потому что гнали его по ночам, скрываясь от властей. Первые колонисты привезли технологию из Европы в XVII веке. Настоящий расцвет муншайна пришелся на время "сухого закона" (1917–1933). Тогда подпольное производство алкоголя стало чуть ли не национальным видом спорта. И бизнеса тоже.

В США самогон, как правило, кукурузный. И сегодня он легален и производится на небольших предприятиях. Американцы, в отличие от нас, не стремятся к строгим 40 градусам.

В Европе самогоноварение тоже имеет глубокие корни.

В Финляндии история самогоноварения напрямую связана с "сухим законом", который действовал с 1919 по 1932 год. Результат был предсказуем. Самогоноварение и контрабанда спирта достигли невиданных размеров. После 1922 года 80% преступлений приходились на нарушения этого закона. Когда же закон отменили, масштабы производства упали.
В 1970-х самогоноварение в Финляндии практически сошло на нет. Главная причина — дешевая водка из Эстонии и России.

Самогоноварение — зеркало общества. Где государство строит жесткую монополию, там растет подпольное производство. Где налоги на алкоголь слишком высоки, там люди ищут обходные пути. Где разрешают, там это становится частью культуры.

Но главное, базовая технология перегонки одна на все времена. Меняются страны, монополии и законы. Неизменны две вещи.

Желание выпить и змеевик. Все остальное – детали.

Если пост зашёл, прошу поставить плюс, написать комментарий и поделиться с коллегой, также можно поддержать автора донатом — это поможет делать больше разборов.

Ладно, понимаю, это слишком много. Тогда хотя бы подпишитесь на авторский канал ТехноДрама, чтобы не пропускать свежие публикации. Это займет примерно секунду.

1862 год, Гражданская война в США, Битва при Шайло. Десятки тысяч убитых и раненых, а поле боя превратилось в пропитанную кровью грязь. Раненые солдаты лежали в холодной весенней слякоти под проливным дождём двое суток в ожидании эвакуации. Полевая медицина XIX века находилась на крайне примитивном уровне: отсутствие стерильности, многоразовые хирургические инструменты и полная беспомощность перед инфекциями. Гангрена и сепсис уносили больше жизней, чем пули и осколки.

Но ночью на поле боя началось явление, казавшееся мистическим. В абсолютной темноте раны некоторых бойцов начали испускать мягкое зелёно-голубое свечение. Солдаты посчитали это знамением, а наблюдения медиков подтвердили невероятное: обладатели «светящихся» ран выживали намного чаще. Их раны не гноились, не поражались гангреной и затягивались ощутимо быстрее. Это явление вошло в историю как «Ангельское сияние», а его биологическая загадка оставалась нераскрытой почти 140 лет.

Ответ пролежал в тени до 2001 года, пока за разгадку не взялись 17-летние американские школьники Билл Мартин и Филлис Конн для своего проекта на научную ярмарку Intel ISEF. Мать Билла, работавшая микробиологом в Министерстве сельского хозяйства США, помогла юношам получить доступ к лабораторному оборудованию и научным базам данных.

Ребята детально изучили погодные условия и почвенную микробиоту места битвы. Главным виновником «чуда» оказалась бактерия Photorhabdus luminescens — облигатный симбионт энтомопатогенных нематод рода Heterorhabditis. Бактерии обитают в кишечнике этих микроскопических червей и не встречаются в почве в свободном виде. В повреждённые ткани солдат они попали вместе с нематодами, проникавшими во влажные раны из земли.

В обычных условиях человеческое тело с температурой 36,6 °C неблагоприятно для этих микроорганизмов: их метаболическая активность и выработка метаболитов резко снижаются. Но двое суток на ледяном дожде вызвали у раненых тяжёлую гипотермию: температура тканей в области конечностей упала до 28–32 °C. Этот диапазон оказался близок к температурному оптимуму для Photorhabdus. Высвобожденные нематодами бактерии активировали синтез биолюминесцентных ферментов, дававших то самое свечение, а также мощных природных антибиотиков — в первую очередь 3,5-дигидрокси-4-изопропилстильбена.

Эти соединения подавляли рост синегнойной палочки, клостридий и других возбудителей сепсиса, существенно снижая инфекционную нагрузку в ранах. После эвакуации в госпитали и согревания раненых температура тканей возвращалась к физиологической норме. При 36,6 °C активность Photorhabdus luminescens быстро падала, а включившиеся иммунные механизмы способствовали окончательной элиминации микроорганизма. К этому моменту природный антибиотик уже успел предотвратить развитие гангрены. Парадоксальное сочетание гипотермии и почвенного биоценоза спасло сотни жизней, оставив в истории один из самых удивительных эпизодов военной медицины.

НЕПАЛ: Три главных храма. Моё большое путешествие в Гималаи.

https://rutube.ru/video/69d07bc0e6d8366be9defea1c0b0c707/