العلماء يطورون شعاع جذب مائي

من أساسيات معظم أفلام الخيال العلمي شعاع الجذب الذي يمكن استخدامه لكبح جموح سفن فضاء معطلة، ومساعدة سفينة أخرى في الرسو، أو منع أعدائك من الهرب. في حين أن الأفلام عادة ما تصور تركيز شعاع الجاذبية، فقد قام فريق من علماء الفيزياء الأستراليون بتوليد شعاع جذب عن طريق التلاعب في سطح الماء. وقاد البحث كلً مِن هورست بونزمان (Horst Punzmann) ومايكل شاتز (Michael Shats) من الجامعة الوطنية الأسترالية ونشر ضمن ورقة فيزياء الطبيعة، كما تم إتاحته على www.arXiv.org.

باستخدام نظام المضارب الرأسية المتذبذبة، كان الفريق قادراً على توليد موجات فاراداي (Faraday waves) على سطح الماء من أجل التأثير في موضع جسم عائم. وهذا لا ينطبق فقط في توجيه الجسم نحو مصدر الموجات. بل يمكن نقل هذه المادة في أي اتجاه. في هذه التجربة استخدم الباحثون كرة تنس.

"لقد اكتشفنا وسيلة لخلق موجات يمكنها إجبار جسم عائم على التحرك ضد اتجاه الموجة". قال بونزمان (Punzmann) في بيان صحفي. "لم يكن في الإمكان أن تخطر على بال أحد هذه النتيجة".

لكي يتم توجيه الجسم حول أي اتجاه يتم اختياره فإنهم قادرين على التحكم في حجم وتذبذب الموجات. مجسات التتبع كشفت أن الموجات تُحدِث تيارات على السطح بحسب شكل الموجة. استخدمت مضارب من مختلف الأشكال من أجل التحكم في نمط دفق التيارات.

"وجدنا أنه على ارتفاع معين، هذه الموجات ثلاثية الأبعاد المعقدة تولد أنماط دفق على سطح الماء"، وأوضح شاتز (Shats): "شعاع الجذب هو مجرد واحد من الأنماط، يمكن أن يكون جريان إلى الداخل، جريان إلى الخارج أو دوامات".

يشير الباحثون أن هذه التقنية يمكن أن تستخدم في احتواء تسربات النفط التي من شأنها أن تسرع في عملية التنظيف ويمكن تقليل الأثر البيئي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن زيادة فهم اندفاع التيارات ما قد يسهم في استجابة رجال الإنقاذ البحري بنسبة 80٪.

في حين أن الشخص العادي قد يظن أن الأمواج على سطح الماء وإلى حد ما تتقدم إلى الأمام في حركة مستمرة، في الواقع أن إزاحة الجسم هي أكبر في نمط مثل هذا:

هذه المحاكاة معقدة للغاية، وليس هناك حتى نظرية رياضية تشرح كيف تعمل حتى الآن. هناك قوى متداخلة على السطح من دفع التدفقات إلى الداخل وإلى الخارج، والجاذبية، والتيارات التحتية، بالإضافة إلى القوى الأخرى التي يجب أخذها في الاعتبار.

"انها واحدة من المعضلات الكبيرة التي لم تحل بعد، ولكن أي شخص في حوض الاستحمام يمكنه أن يعيد تجربتها. وختم بونزمان "Punzmann" يقول: لقد تفاجئنا جداً أن لا أحد قد وصف ذلك من قبل.