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:

 

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Physical Review E.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.