Ηχοφωταύγεια
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Η ηχοφωταύγεια (Sonoluminescence) είναι το φαινόμενο της εκπομπής μικρής διάρκειας φωτεινών παλμών από φυσαλίδες που καταρρέουν μέσα σε κάποιο υγρό που διεγείρεται από ήχο.
Πίνακας περιεχομένων |
[Επεξεργασία] Ιστορία
Το φαινόμενο ανακαλύφθηκε στο πανεπιστήμιο της Κολωνίας το 1934, ως αποτέλεσμα εργασιών για την ανάπτυξη του sonar. Οι H. Frenzel και H. Schultes τοποθέτησαν ένα προβολέα (μορφοτροπέα) υπερήχων μέσα σε μια δεξαμενή με υγρό εμφάνισης φωτογραφιών, με την ελπίδα να επιταχύνουν τη διαδικασία εμφάνισης. Αντί αυτού, παρατήρησαν στο φιλμ μικρές κηλίδες, οι οποίες οφείλονταν στην εκπομπή φωτός από τις φυσαλίδες του υγρού, λόγω της διέγερσης από τους υπέρηχους. Το φαινόμενο είναι δύσκολο να αναλυθεί και να εξηγηθεί ακριβώς ακόμη και μέχρι σήμερα. Παρόμοιο πείραμα φαίνεται ότι είχαν διεξάγει και οι N. Marinesco και J.J. Trillat το 1933.
Το 1989, οι Felipe Gaitan και Lawrence Crum, κατόρθωσαν να αναπαράγουν το πείραμα απομονώνοντας μία μόνο φυσαλίδα, παγιδευμένη σε κάποιο στάσιμο ακουστικό κύμα, παρέχοντας τη δυνατότητα της συστηματικότερης μελέτης του φαινομένου. Η θερμοκρασία στο εσωτερικό της φυσαλίδας βρέθηκε να είναι εξαιρετικά υψηλή, περί τους 20,000 kelvin, θερμοκρασία η οποία μπορεί να λιώσει ακόμη και χάλυβα.
[Επεξεργασία] Ο μηχανισμός του φαινομένου
Μια φυσαλίδα αέρα μέσα σε κάποιο δοχείο με υγρό (πχ νερό) εκτίθεται σε υπέρηχους. Τα κύματα κάνουν την φυσαλίδα να πάλλεται. Το μέγεθος της φυσαλίδας ξεκινά από 5 μm και επεκτείνεται στα 50 μm, μέγεθος κατά το οποίο στο εσωτερικό της φυσαλίδας επικρατεί κενό. Αυτή η περιοχή χαμηλής πίεσης περιβάλλεται από μια περιοχή πολύ υψηλότερης, που κάνει τελικά την φυσαλίδα να καταρρεύσει σε μέγεθος μεταξύ 0.1 και 1 μm. Στην διαδικασία αυτής της κατάρρευσης, από την φυσαλίδα εκπέμπεται ένας αστραπιαίος παλμός φωτός, κυρίως στην περιοχή του υπεριώδους αλλά παράγεται και αρκετό ορατό ώστε το φαινόμενο να είναι ορατό με γυμνό μάτι. Οι αστραπές φωτός διαρκούν περίπου 50 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου ή και λιγότερο, οι δε θερμοκρασίες στο επικεντρωμένο αυτό φαινόμενο ξεπερνούν αυτές της επιφάνειας του ήλιου.
Για την εξήγηση της ηχοφωταύγειας έχουν προταθεί πολλές θεωρίες μέχρι σήμερα: hotspot, ακτινοβολία πέδησης (bremsstrahlung), ακτινοβολία προερχόμενη από συγκρούσεις και εκφορτίσεις corona, non-classical light, φαινόμενο σήραγγας για πρωτόνια, ηλεκτροδυναμικοί πίδακες, fractoluminescent jets (μάλλον απορρίπτεται λόγω προσφάτων πειραμάτων), κτλ.
[Επεξεργασία] Εξωτικές εξηγήσεις
Μία εξωτική θεωρία για το φαινόμενο συνδέει την ηχοφωταύγεια με την ενέργεια του κενού και το φαινόμενο Κάζιμιρ, μία διαδικασία παρόμοια με την ακτινοβολία Χόκινγκ που παρατηρείται στις μαύρες τρύπες.
[Επεξεργασία] Γαριδο-ηχοφωταύγεια (Shrimpoluminescence)
Το φαινόμενο της ηχοφωταύγειας παρατηρείται και σε ένα είδος γαρίδας (Pistol shrimp ή snapping shrimp). [1]
[Επεξεργασία] Αναφορές
- Putterman, S. J. "Sonoluminescence: Sound into Light," Scientific American, Feb. 1995, p.46. (Available Online)
- H. Frenzel and H. Schultes, Z. Phys. Chem. B27, 421 (1934)
- D. F. Gaitan, L. A. Crum, R. A. Roy, and C. C. Church, J. Acoust. Soc. Am. 91, 3166 (1992)
- M. Brenner, S. Hilgenfeldt, and D. Lohse, "Single bubble sonoluminescence", Rev. Mod. Phys., April (2002).
- R. P. Taleyarkhan, C. D. West, J. S. Cho, R. T. Lahey, Jr. R. Nigmatulin, and R. C. Block, "Evidence for Nuclear Emissions During Acoustic Cavitation," Science 295, 1868 (2002). (see bubble fusion article for direct link)
- "Tiny Bubbles Implode With the Heat of a Star", New York Times article, registration and small fee may be required
[Επεξεργασία] Εξωτερικοί δεσμοί
- Buzzacchi, Matteo, E. Del Giudice, and G. Preparata, "Sonoluminescence Unveiled?" Quantum Physics, abstract (quant-ph/9804006). Thu, 2 April 1998 [ed. Single Bubble Sonoluminescence (SBSL)phenomenology.]
- Discussion of some different theories of sonoluminescence
- A how-to guide to setting up a sonoluminescence experiment
- Another detailed description of a sonoluminescence experiment
- A description of the effect and experiment, with a diagram of the apparatus
- An mpg video of the collapsing bubble (934 KB)
- Shrimpoluminescence
Newer research papers largely rule out the vacuum energy explanation:
