Sonolumineszenz

Unter Sonolumineszenz versteht man das Phänomen, dass eine Flüssigkeit unter starkem Schalldruck ultrakurze, hochenergetische Lichtblitze aussenden kann. Der Effekt wurde zuerst 1934 von Frenzel und Schultes an der Universität zu Köln beobachtet. Sonolumineszenz ist eine spezielle Art der Lumineszenz.

Ursache des Phänomens sind Kavitationen (winzige Blasen / Hohlräume), die unter Ultraschall geeigneter Stärke und Frequenz in Flüssigkeiten entstehen können. Es bilden sich in einem andauernden Prozess neue Hohlräume, die sich zuerst schnell ausdehnen, um anschließend zu implodieren. Beim Kollaps dieser Hohlräume kann aus bisher nicht vollständig geklärten Gründen ein kurzer Lichtblitz entstehen. An der Oberfläche kollabierender Hohlräume wurden Temperaturn von über 10.000 °C gemessen.

von linka nach rechts: Auftreten der Blase, langsame Expansion, schneller plötzlicher Kollaps, Lichtemission

Von der Wissenschaft werden noch nicht alle Details der Sonolumineszenz vollständig verstanden, es gibt bislang nur Theorien:

Zwei spektakuläre Erklärungsversuche sind zum einen quantenfeldtheorische Überlegungen, es handele sich um einen Effekt der Vakuumenergie, zum anderen Kernfusion als Energiequelle, die sogenannte Bläschen-Fusion. Beide Erklärungen stoßen auf starke Skepsis der Fachwissenschaft. Seit 2002 in einem Experiment die Bläschen-Fusion geglückt sein soll, steht insbesondere diese Variante im Blickfeld der Diskussion, wobei sich die Kritik allerdings hauptsächlich auf die Messgenauigkeit und damit die Gültigkeit des Beweises konzentriert; die reine Möglichkeit einer Kernfusion wird auch von Kritikern nicht ausgeschlossen.

Single-Bubble-Sonolumineszenz

In den letzten Jahren ist nun eine neuentdeckte Form der Sonolumineszenz in das Interesse der Forschung gerückt, die Single Bubble Sonoluminescence (SBSL). Die Besonderheit liegt hier in der Tatsache, dass eine einzige leuchtende Kavitationsblase über längere Zeit stabil gehalten und untersucht werden kann.

Siehe auch

Kernfusion | Plasmaphysik | Kalte Fusion | Bläschen-Fusion

Literatur

• H. Frenzel and H. Schultes, Z. Phys. Chem. B27, 421 (1934)
• 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).
• D. Shapira and M. Saltmarsh, Nuclear Fusion in Collapsing Bubbles—Is It There? An Attempt to Repeat the Observation of Nuclear Emissions from Sonoluminescence, Phys. Rev. Lett. 89, 104302 (2002)
• Y. Didenko and K. Suslick, Nature 418, 394 (2002)
• R. P. Taleyarkhan et al., Additional Evidence of Nuclear Emissions During Acoustic Cavitation, Physical Review E 69, 036109, 22 March 2004.