Kaj je sonoluminiscenca?

Sonoluminiscenca je skrivnosten pojav, ki nastane, ko ultrazvočni valovi vzbujajo tekočino in ustvarijo drobne mehurčke, ki oddajajo svetlobo, ko se sesedejo. Učinek se poveča, če mehurčki vsebujejo žlahtni plin. Besedna zveza sonoluminiscenca pomeni “zvočna svetloba”.
Obstajajo različne teorije o sonoluminiscenci, od katerih nobena ni bila dokončno dokazana. V središčih teh drobnih mehurčkov so bile izmerjene temperature nad 20,000 K. To je dovolj vroče, da zavre diamant.

Fenomen sonoluminiscence je bil populariziran v filmu Verižna reakcija s Keanujem Reevesom. V filmu se sonoluminiscenca uporablja za zagon reakcije jedrske fuzije. Opazili so mehurčke, ki nastanejo s sonoluminiscenco, ki ustvarjajo temperature, ki se merijo v kilokelvinih ali več deset tisoč stopinj. Temperaturni prag za sprožitev reakcij jedrske fuzije je v milijonih stopinj ali megakelvinih. Tukaj je malo neskladja, neskladje, ki sešteje do tri rede velikosti. Sonoluminiscenca je vroča, vendar ni tako vroča.

Raziskovalci iz laboratorija znanstvenika Purdue RP Taleyarkhan so trdili, da je pod sonoluminiscenco posoda, napolnjena z acetonom, oddajala nevtrone na statistično pomembni ravni, kar je značilen odtis fuzije. Vendar ti rezultati niso bili nikoli podvojeni in so bili na kratko zavrnjeni v članku v Nature leta 2006. Taleyarkhanov patent za napravo je bil zavrnjen, B. Naranjo pa je objavil analizo, ki je pokazala, da so bili njegovi podatki napačno razloženi.

Učinek sonoluminiscence sta prvič odkrila nemška znanstvenika H. Frenzel in H. Schultes na univerzi v Kölnu leta 1934. Poskušali so pospešiti proces razvoja fotografij, a so namesto tega opazili svetleče mehurčke. Ker je bil učinek tako naključen in neobvladljiv, so ga znanstveno raziskovali šele veliko pozneje.

Leta 1989 sta Felipe Gaitan in Lawrence Crum uspela ustvariti mehurček sonoluminiscence, ki je ostal na stalnem mestu – ultrazvočni stoječi val je občasno ustvaril mehurček in ga nato pustil, da se zruši. To je bil velik korak naprej in je omogočil analizo pojava v laboratorijskem okolju. Ugotovljeno je bilo, da so bili mehurčki ob sproščanju svetlobe izjemno majhni – široki približno mikrometer ali približno velikosti bakterije. Utripi so izredno kratki, čeprav jih lahko skupaj opazujemo s prostim očesom – vsak blisk traja od nekaj deset do nekaj sto pikosekund, čas, v katerem se svetloba premakne le za nekaj centimetrov.

Čeprav je sonoluminiscenca neverjeten učinek, trenutno nima konkretnih aplikacij in verjetno nikoli ne bo izkoriščena za fuzijsko moč. Zanimivo je, da obstajajo kozice, ki tako hitro zaskočijo kremplje, da pokažejo sonoluminiscenco. Znanstveniki s smislom za humor so ta učinek poimenovali shrimpoluminescenca.