【科学】スタートレックの牽引ビームが現実のものに!音波で物体を浮かし、動かすことに成功!

牽引ビームといえば、スタートレックなどのSF作品を思い出しますが、音波を用いて空中で物体をとらえて操作できるという技術が開発されました。 この技術は、音波の密度を適度に調整することで小さな物体を持ち上げ、コ物体を動かすことができます。精度はピンセット並と高精度です。テレビに出てきたような宇宙船を引きつけるような大きな装置に至るまでには非常に長い道のりが予想されますが、現状では、コンピューター等の精密機器の組み立てや薬品の移送、外科手術などに応用できそうだということです。
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ただし、スタートレックファンには悲しいお知らせですが、エンタープライズ号の乗組員が用いたようなやり方はできません。なぜなら真空である宇宙空間では音波は伝播しないからです。

しかし、この音波牽引ビームは地球上では使用可能です。 研究者たちは何十もの小型で高出力のスピーカーを組み合わせて、空中で音波のホログラムを作り出すことに成功しました。

彼らの技術は、音波を用いて様々な形状を作り出すことができ、これにより物体を任意の方向に動かすことができるのです。たとえば、研究者たちは、音波を指先やピンセットに見立てた形状を作り出すことで、小さなビーズを掴み、渦を巻きながら引っ張って意図した位置に移動し、留めておくことができます。

音波技術の共同開発者でサセックス大学のSriram Subramanian教授は、”我々の技術は、あたかも重力を無視しているように物体を空中に留めておくことができます。これは、何十もの小型で高出力のスピーカーを個々に制御することで、音のホログラムを作り出し、触れることなく物体を動かすことができるのです。”

スタートレックでは、エンタープライズの乗組員は宇宙空間で重力のビームを用いて物体を捕まえていました。現実には、64個のスピーカーを用いて、音波密度を制御してビーズのような小さな物体の周りに音波が影響を及ぼす領域を作り出します。注意深くスピーカー出力を制御することによって、ビーズを持ち上げたり、その状態を維持したり、動かしたり回転したりできます。

数個のビーズなら同時に動かすことができます。以前はスピーカーは立体的な配置で研究していましたが、今回改良されて、平面での配置で制御することに成功しました。それぞれのスピーカーをコントロールして音を集中させることで、平面に配置させることでも音波のホログラムが作成可能となりました。

ブリストル大学の超音波の研究者であるBruce Drinkwater教授は、”音波は物理的な効果であることは誰もが知っています。しかし、今回、我々はこれまで誰も実現したことのないレベルでの制御に成功しました。”と付け加えました。

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研究者たちは、彼らの装置は物理的な接触なしに、繊細なパーツを運んだり取り付けたりすることに応用できると語ります。また、薬の入ったカプセルを掴み、適切な場所へ移動させたり、繊細な手術を行う際に、生体を通して操作できる手術器具として使用できる可能性もあります。主論文著者のAsier Marzo博士は、”はじめて牽引ビームで物体が浮かんだ時は信じられませんでした。”と語りました。

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本研究は、 Nature Communicationsに投稿されています。

出典:dailymail

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