Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Физики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе зарегистрировали рекордно мощную вспышку сонолюминесценции
Сонолюминесценция обнаружена в первой половине ХХ века, но результаты первых серьёзных её исследований появились только в начале девяностых. Оказалось, что эффект весьма интересен, а составить аккуратное теоретическое описание сонолюминесценции — сложно. Детальная модель, устраивающая всех специалистов, не построена до сих пор.
Типичный эксперимент, в котором наблюдается обсуждаемое явление, выглядит так: в воду помещают резонатор и создают в ней стоячую ультразвуковую волну, после чего в объёме жидкости появляются источники голубоватого света, излучаемого сверхкороткими вспышками. Каждая такая вспышка образуется в результате схлопывания кавитационного пузырька, находящегося в узле стоячей волны. Спектр люминесценции имеет гладкий вид и не содержит явно выделяющихся линий, а это свидетельствует в пользу теплового механизма излучения; можно считать установленным, что источником света становится небольшое облачко плазмы, которая на короткое время зажигается в центре схлопывающегося пузырька.
Этапы сонолюминесценции: появление пузырька, его расширение, быстрое схлопывание, испускание света (иллюстрация Wikimedia).
В большинстве случаев мощность вспышек не превышает 10 мВт, но учёным уже известны способы увеличения интенсивности сонолюминесценции — к примеру, добавление некоторого количества благородного газа (гелия, аргона, ксенона) к газу в пузырьке. Семь лет назад физикам из Кембриджского университета удалось получить вспышку пиковой мощностью в 1 Вт.
Свой опыт, в котором был установлен новый рекорд, американские исследователи провели по оригинальной методике. Они заполнили ёмкость цилиндрической формы, размещённую в сантиметре над стальной плитой, фосфорной кислотой и с помощью иглы ввели в эту «трубу» миллиметровый пузырёк ксенона. Когда последний, поднимаясь, достигал высоты в 11 см, цилиндр падал на стальное основание, после чего экспериментаторы регистрировали 150-наносекундную вспышку с пиковой мощностью, превышающей 100 Вт. Спектральная температура при этом составляла 10 200 К.
Такой способ воздействия на пузырёк и наблюдения сонолюминесценции, по мнению авторов, более удобен и перспективен. В будущем американцы планируют ещё увеличить температуру и мощность, а также попробуют опровергнуть (или, что маловероятно, подтвердить) заявления другой группы физиков, в 2002 году опубликовавших в журнале Science сенсационную статью о запуске с помощью сонолюминесценции термоядерного синтеза дейтерия в дейтерированном ацетоне. Большинство учёных относится к этим данным скептически.
Вспышку сонолюминесценции можно заметить в тот момент, когда диаметр пузырька сокращается до минимума:
