Sonoluminescence je jev, kdy fotony jsou emitované bublinami plynu, který se mění v průměru pomocí ultrazvuku .
Účinek byl objeven na univerzitě v Kolíně nad Rýnem v roce 1934 H. Frenzelem a H. Schultesem během sonarového experimentu . První experimenty na toto téma pocházejí z roku 1917 , kdy britské královské námořnictvo požádalo fyzika lorda Rayleigha, aby pochopil, proč vrtule lodí utrpěly nevysvětlitelné škody.
V roce 1989 se D. Felipe Gaitanovi a Lawrencovi Crumovi podařilo vytvořit jedinečnou sonoluminiscenční bublinu.
V roce 2005 experiment D. Flannigana zahrnující argonovou bublinu ponořenou do kyseliny sírové umožnil měřit teplotu dosaženou v srdci bubliny.
Teoretické vysvětlení tohoto jevu zůstává předmětem studia dodnes. Výpočty provedené od objevu jevu naznačují, že i přes poněkud neobvyklé teplotní a tlakové podmínky v srdci bubliny během jejího zhroucení (malá rázová vlna značně ohřívá plyn obsažený v bublině), by výroba světla neměla zasahovat.
Dnes nevíme, zda je tento rozdíl mezi teorií a pozorováním způsoben nepřesnostmi známých modelů, když jsou uvedeny do extrémních podmínek, jako jsou podmínky sonoluminiscence, nebo zda je dílem dosud neuvažovaný jev.
V roce 2002 americký fyzik Rusi Taleyarkhan (ne) předpokládal reakci jaderné fúze (viz studená fúze ) vyvolanou rázovou vlnou, ale tyto výsledky nemohly být reprodukovány, zůstávají vědeckou komunitou velmi kritizovány.
Experiment D. Flannigana umožnil prokázat, že teplota v srdci bubliny dosahuje 20 000 kelvinů , což je ekvivalent teploty na povrchu hvězdy . Argonová bublina je navíc třikrát tisíckrát luminiscenční než bublina produkovaná ve vodě. Ionizovaný kyslík byl také nalezen na povrchu bubliny. Hypotéza o přítomnosti plazmy v srdci bubliny by vysvětlovala tuto ionizaci.
Podle experimentů amerických vědců Rusiho Taleyarkhana a Richarda Laheye se zdá, že teplota ve středu bublin může dosáhnout 10 milionů stupňů. Byli by zaznamenali emise neutronů při 2,5 MeV a detekovali přítomnost tritia po reakci.
Sonoluminiscence může nebo nemusí nastat, když zvuková vlna dostatečné intenzity způsobí rychlé stažení plynové dutiny v kapalině. Tato dutina může mít formu bubliny; může být generován během procesu zvaného kavitace . Sonoluminiscence v laboratoři může být stabilizována: jedna bublina se rozpíná a potom se periodicky stahuje, přičemž každou kontrakcí vyzařuje záblesk světla. Za tímto účelem je v kapalině emitována zvuková vlna a tlak bubliny bude záviset na této vlně. Frekvence z rezonance závisí na velikosti a tvaru nádoby, ve které je balón obsažena.
Několik informací o sonoluminiscenci:
Vlnové délky vyzařovaného světla může být velmi krátká, například spektrum z SBSL (Single bublina Sonoluminescence) dosáhne ultrafialové . Zákony fyziky ukazují, že čím nižší je vlnová délka světla, tím vyšší je jeho energie. Měření světelného spektra naznačuje teplotu v bublině nejméně 20 000 Kelvinů a až teplotu přesahující jeden megakelvin. Pravdivost těchto odhadů je zpochybněna skutečností, že například voda absorbuje téměř všechny vlny pod 200 nm. To vedlo k různým odhadům teploty bubliny, protože ji lze extrapolovat z emisního spektra získaného během kontrakce nebo odhadnout pomocí Rayleigh-Plessetovy rovnice (viz níže). Některé odhady uvádějí vnitřek bubliny na jeden gigakelvin. Tyto odhady jsou založeny na modelech, které dnes nelze ověřit.
Pohyb bubliny je popsán jako první aproximace Rayleigh-Plessetovou rovnicí:
Tato aproximace vyplývá z Navier-Stokesových rovnic a popisuje chování bubliny jednoho poloměru jako funkce času . Faktor je viskozita , tlak a povrchové napětí .
Pistole krevety může produkovat druh sonoluminescence kolapsem bubliny způsobené rychlým kliknutím specializovaného dráp. Zvíře pak může vytvořit akustickou kavitační bublinu, která vytváří tlaky až 80 kPa ve vzdálenosti 4 cm a teplotě jádra 5 000 K. Rychlost pohybu bubliny může dosáhnout téměř 100 km / h a uvolňuje zvuk na 218 decibelů. Tento tlak je dostatečně silný, aby zabil malé ryby. Produkované světlo má nižší intenzitu než světlo produkované typickou sonoluminiscencí a není viditelné pouhým okem. Tento biologický účinek objevený v roce 2001 byl nazván „shrimpoluminescence“.