Vi um vídeo muito legal esses dias. Eram gotas de água flutuando, e não, não estavam na ISS. Elas estavam aqui, na Terra, sob a ação da poderosa (e pequena) força da Gravidade. Não que alguém tenha feito magia, arriado despacho ou evocado o poder dos Valar. É Física. Pura e simples Física, onde a Acústica, uma ciência do barulho que vai animar suas tardes e fazer você se emocionar.

É a melodiosa sinfonia do Livro dos Porquês sendo tocada.

Primeiro, o vídeo:

O tio do Argonne National Laboratory (ANL) mostra oque parece mágica, lembrando uma das Leis de Clarke. Mas não é magia, é Ciência! A mesma Ciência que nos tirou (ou tenta) tirar da barbárie fundamentada em crendices. O que vemos é o efeito do invisível mundo do som, ainda que por vezes inaudível perante nosso pobre sistema auditivo. Só para vocês terem uma ideia, enquanto nós, pobres seres humanos, conseguimos discernir frequências entre 16 e 20.000 Hz, cães são capazes de ouvir sons numa faixa de frequência entre 10 e 40.000 Hz. É por causa disso que os apitos sônicos são inaudíveis para nós, mas facilmente escutados pelos cachorros, seja aquele seu enorme e ferocíssimo yorkshire u como o cuti-cuti lobo cinzento (sim, cães e lobos pertencem à mesma espécie, o Canis lupus).

Ondas sonoras são ondas mecânicas, isto é, só existem em meio material, e não, o som não se propaga no Espaço. Claro que filmes de ficção científica seriam um saco com naves explodindo sem som nenhum. A bem da verdade, nem os tiros de laser seriam vistos, já que a matéria é muito dispersa e não poderia ser "iluminada" pelos disparos. Um bom exemplo disso é uma manhã de sol, onde você vê tudo iluminado, mas não consegue ver o facho luminoso, salvo quando ele se infiltra por entre as cortinas e você vê as partículas de poeira suspensas no ar. Outro exemplo, é uma noite com neblina (ou chuva) onde você liga uma lanterna e consegue ver o facho de luz.

Peraí! Mas e aquele lance dos cientistas estudarem o som que o núcleo do Sol faz? Como conseguem escutar o Sol se o som não se propaga no vácuo?

Simples: Não escutamos o Sol. O som nada mais é que uma perturbação mecânica. Esta perturbação mecânica faz vibrar tudo à sua volta e se propagando. Sem matéria para vibrar (vácuo), sem som. Nós ouvimos porque a vibração se propaga até nossos tímpanos, cuja informação é levada até o cérebro, que processa essa informação. No Sol, temos plasma, um quarto estado da matéria. Não é sólido, nem líquido e muito menos gasoso. Plasma é plasma, mas não gastarei linhas desnecessárias explicando-o. Pensemos no plasma como um gás altamente carregado de carga elétrica. Durante o processo de fusão nuclear dentro do Sol, a altíssima temperatura faz a matéria aumentar e diminuir de tamanho, com moléculas e átomos e partículas atômicas se chocando a cada nanossegundo. Isso faz com que a matéria vibre e a propagação dessa vibração chega até à superfície, com determinada frequência. Os cientistas simplesmente transformam esta informação (coletada pelo Solar Dynamics Observatory) e processam digitalmente. Nenhum som é escutado, e sim visto.

O que vocês viram no vídeo da ANL é o efeito das ondas sonoras criando no ar uma corrente que faz com que as bolinhas e as gotas de água fiquem suspensas. O que os faz ficar ali é o próprio ar, vibrando a uma frequência escolhida pelo cientista, através de um aparelho chamado "levitador acústico".

Em termos simples, um levitador acústico, basicamente, possui duas peças principais: um transdutor e um refletor. O transdutor produz o som., isto é, uma superfície vibratória que perturba o meio, em frequências que podem ser facilmente ajustadas. O refletor reflete o som, como você pôde deduzir, de volta pro transdutor. Suas superfícies são côncavas para ajudar a focalizar o som, impedindo que ele se propague em todas as direções. Três propriedades básicas dessa onda é que a auxiliam a suspender objetos no ar.

A primeira é que ela, como todos os sons, é uma onda de pressão longitudinal. Em uma onda longitudinal, o movimento dos pontos na onda é paralelo à direção de sua viagem. Isso significa dizer que a perturbação no meio é como um "vai-e-vém", onde as moléculas de ar (ou outro meio qualquer) são impulsionadas em linha reta.

Clica aí, pô!

Quando a vibração do meio é feita em várias direções, temos uma propagação transversal, como se você amarrasse uma corda na parede, esticasse essa corda e a outra ponta você ficasse balançando pra cima e pra baixo. Na levitação acústica, as ondas sonoras se movem longitudinalmente, e, com isso, suspendem pequenos objetos. Isso nem é tanta novidade assim, já que em 2005, pesquisadores chineses já trabalhavam nisso.

Desculpem, eu falei 2005? Na verdade, eu quis dizer 2001!

A levitação acústica, portanto, é apenas um objeto não muito pesado "flutuando" por meio de ondas sonoras. No gráfico abaixo, vemos que as ondas vêm do transdutor e é refletido pelo refletor. A gotinha de água, ou a esfera de tungstênio, fica presa na zona de pressão da onda longitudinal. A reflexão do som não coincide com a onda original, e, portanto, os nós ficam próximo da zona de pressão, mantendo o objeto flutuando.

A aplicação prática disso é dada pelo próprio pessoal da ANL, e é na área farmacêutica. Os pesquisadores descobriram que podem usar a levitação acústica para levitar gotas individuais de soluções contendo medicamentos diferentes, e o principal detalhe está em nível molecular.

Ao nível molecular, as estruturas químicas podem ser cristalinas ou amorfas. Drogas tipicamente amorfas são mais eficientemente absorvidas pelo corpo do que sua contraparte cristalina, já que substâncias cristalinas possuem um grau de ordenação maior, fazendo com que elas tenham menor tendência a se dispersar na água (dissolução). Logo, as estruturas amorfas são melhores, pois sua maior afinidade de dissolução faz com que o corpo absorva melhor através dos tecidos.

De acordo com o dr. Chris Benmore, chefe da pesquisa, "um dos maiores desafios quando se trata de desenvolvimento de novos medicamentos é reduzir a quantidade de droga necessária para atingir o benefício terapêutico, seja o que for". Analisando a estrutura e estado de agregação das substâncias, os pesquisadores podem manipulá-las, de forma que tenha o maior grau de absorção possível, reduzindo quanto a pessoa precisa tomar para conseguir o efeito desejado.

E isso com o simples ato de colocá-la sob ação de um sinal sonoro.