Traktorstrahl aus Wasserwellen

Eine neue Technik macht es möglich, mittels speziell gestalteter Wellenmuster treibende Gegenstände auf der Wasseroberfläche gezielt zu manövrieren. Die Wissenschaftler um Horst Punzmann von der Australian National University veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Physics“.

Ein Tischtennisball wird in ein Aquarium gelegt, in dem ein Kolben Wasserwellen erzeugt.
Das Traktorstrahl-Experiment

Punzmann und seine Kollegen ließen in ihren Experimenten einen Kolben in einem Aquarium periodisch ein- und auftauchen, wodurch Wellen von ihm ausgingen. „Wir bemerkten, dass die komplexen, dreidimensionalen Wellen, oberhalb einer gewissen Höhe ein Strömungsverhalten an der Wasseroberfläche zeigen“, sagt der Koautor Michael Shats, ebenfalls von der Australian National University. Bei einem der Strömungsmuster entstand eine Art „Traktorstrahl“, der einen treibenden Tischtennisball gegen die Laufrichtung der Welle zog. „Der Traktorstrahl ist nur ein mögliches Strömungsmuster. Es gibt Saug-, Treib- oder Wirbelströme.“, erläutert Shats. Je nachdem wie sie die Kolbenform und seine Geschwindigkeit wählten, konnten die Wissenschaftler auch Kombinationen dieser Muster kontrolliert erzeugen. Dadurch lassen sich die Objekte gezielt in beliebige Richtungen lenken oder drehen. Die neue Technik könnte genutzt werden, um Treibgut aus Flüssen oder Ölfilme aus dem Meer zu beseitigen.

Andere Forschergruppen haben die Idee des Traktorstrahls bereits mit Lasern und Ultraschallwellen in die Praxis umgesetzt. Theoretikern ist dieses Phänomen aber immer noch ein Rätsel. „Bislang kann noch keine mathematische Theorie diese Experimente erklären“, so Punzmann. „Es ist eines der großen ungelösten Probleme. Dennoch kann es jeder in der Badewanne nachvollziehen. Wir waren sehr überrascht, dass es noch niemand zuvor beschrieben hatte.“