„Mint egy megfoghatatlan közvetítő közeg, szellem és anyag közt lebeg testetlenül, mindkettőhöz kötődve, mégis különbözve azoktól.”

-Heinrich Heine-

Heine a fenti sorokat a zenével kapcsolatban vetette papírra, most azonban az emberi fül számára nem hallható hangokról lesz szó, melyek valóban testetlenül lebegtetik az útjukba helyezett apró tárgyakat, folyadékcseppeket. Az Argonne National Laboratory tovább után megtalálható videója látványos bűvésztrükknek sem lenne utolsó, de ennél komolyabb jelentőséggel is bír.

A videón látható különböző objektumokat egy akusztikus lebegtető berendezés tartja egy helyben a levegőben. Hogy történik mindez? Az eszköz két részből áll: egy hangforrásból, ami lényegében egy igen gyorsan rezgő lemez, illetve egy reflektorból, amely visszaveri a beérkező hullámokat.

A hang nem más, mint egy tovaterjedő nyomáshullám, amit bár az egyszerű szemléltetés kedvéért tévesen gyakran úgy ábrázolunk, mint egy hullámzó folyadékfelszínt, valójában azonban esetében nem erről van szó. A hanghullám ugyanis az előző példával szemben nem transzverzális hullám (ezekben a kitérések a terjedési irányra merőlegesek), hanem longitudinális, vagyis sűrűsödő és ritkuló részekből áll. Egy nyomáshullám esetében ez annyit tesz, hogy magas és alacsony nyomású tartományok váltogatják egymást. Az ábrákon az egyszerűség kedvéért megmaradunk a transzverzális ábrázolásnál.

A hullámhosszt alkalmasan megválasztva a visszaverődések következtében állóhullámok hozhatóak létre. Ennek oka az interferencia jelensége, vagyis az, hogy bizonyos helyeken a visszaverődő hullám nagynyomású tartománya éppen a beérkező hullám azonos részével találkozik, ezek felerősítik egymást, míg ahol a magas nyomású tartomány az alacsony nyomásúval „fut össze”, ott kioltják egymást. A felerősített és legyengített részek együttese létrehozza az állóhullámot. Egyszerű példa egy megfelelően mozgatott kötéldarab:

Amint az a felvételen is látható, az állóhullámnak vannak pontjai, melyek fixek, helyzetük nem változik. Lefordítva mindezt a longitudinális hullámok nyelvére azt kapjuk, hogy bizonyos tartományokban a nyomás egy állandó minimum értéket vesz fel, míg máshol a nyomásnak lokális maximuma lesz, köztük pedig lesznek olyan pontok, ahol a nyomás értéke megegyezik a normál légköri nyomás értékével. Ezek a pontok azok, ahol a lebegtetés megvalósulhat, pontosabban ezen pontok környezete.

A világűrben, ahol a gravitáció hatása elhanyagolható, a fent említett pontok lesznek a fixpontok, míg földi körülmények közt egy függőleges rendszerben valamivel ezen pontok alatt, a nagyobb nyomású tartományban valósulhat meg a lebegtetés, ahol a túlnyomás ellensúlyozza a gravitáció hatását. (Hasonlóan képzelhetjük ezt el ahhoz, amikor szellőzőkben a por bizonyos részeken halmozódik fel, vagy amikor egy patakban a nyugodt részeken felhalmozódnak a felszínen úszó objektumok, melyek nem maradhatnak egy helyben a gyorsan mozgó zúgókon.)

A jelenség létrejöttéhez számos feltételnek kell teljesülnie: a lebegtetni kívánt objektum tömege nem lehet túl nagy, de a méret sem lehet korlátlan, nem lehet nagyobb a hullámhossz 2/3 részénél. Folyadékcseppek esetében további követelmény, hogy a felületi feszültségnek elegendően nagynak kell lennie ahhoz, hogy a csepp ne essen szét a hang hatása ellenére sem.

Az alkalmazott hanghullámoknak ugyanis igen erőteljeseknek kell lenniük, éppen emiatt az emberi fül számára nem hallható frekvenciatartományban dolgoznak a hasonló berendezések, melyekben akár a 150 dB értéket elérő intenzitású hullámok is létrehozhatóak (egy átlagos beszélgetés szintje 60 dB, egy hangos szórakozóhely 110 dB, egy űrhajókilövés 130 dB összehasonlításképpen).

Mire lehet jó mindez? Az egyik legkézenfekvőbb alkalmazási területet a gyógyszerészet jelenti. A lebegtetés módszerével ugyanis megszabadulhatunk a tárolóedényektől melyek nem csak szennyezésforrások, de egyben a kristályosodást befolyásoló tényezők is. Ha nincs jelen ilyen tároló, akkor a lebegtetett anyag meg tudja őrizni amorf szerkezetét, amely elősegíti a szervezetben való felszívódást is. Ezen kívül a mikroelektronikában használatos vegyületek előállításánál is kihasználhatóak ezek az előnyök, valamint szintén a tárolóedény hiánya lehetővé teszi tökéletes gömbformák előállítását. A módszer használható habok tanulmányozása során is az űrben, ugyanis a gravitáció hiányában ezzel egyben tartott hab fizikai tulajdonságai jobban vizsgálhatóakká válnak.