Nadzvukový kolaps vzduchových bublinek

Zajímavý jev sonoluminiscence  (viz Vesmír 74, 565, 1995/10) byl objeven již r. 1933, ale do popředí zájmu se dostává až v posledních letech. Stručně řečeno jde o záblesky světla vyvolané zvukovými vlnami v kapalině. Při vhodném uspořádání experimentu mohou totiž být prudce stlačovány bublinky plynu obsažené v kapalině, a přitom se soustředěná energie zvukových kmitů kapaliny přemění na fotony světla – „zvuk zasvítí“.

Nyní skupina amerických vědců z Kalifornské univerzity v Los Angeles změřila dynamiku vzduchových bublinek stlačovaných ve vodě sférickými zvukovými vlnami (Phys. Rev. Letters 78, 1799, 1997). Časový vývoj velikosti bublinek byl změřen pomocí rozptylu krátkých (200 fs, 1 femtosekunda = 1.10^–15 sekund) laserových pulzů. Množství rozptýleného světla je přibližně úměrné druhé mocnině poloměru sféry (Miův rozptyl). Experimenty prokázaly, že se bublinky stlačují ohromnou rychlostí – až čtyřikrát větší, než je rychlost zvuku ve vzduchu (asi 340 m/s)! Odpovídající zrychlení je 100miliardkrát větší než tíhové zrychlení (10¹¹ g). Tyto výsledky jednoznačně podporují vysvětlení sonoluminiscence pomocí rázové vlny, která přispívá k zvýšenému soustředění energie, a vyvolává tak ultrafialové záření stlačeného plynu. Vlastní záření následuje rychle (0,5 ns) po dosažení nejvyššího stlačení (poloměr bublinky 0,8 μm) a trvá asi 50 mikrosekund.

Nové poznatky o „svítícím zvuku“ mají zásadní význam při úvahách o jeho využití např. při jaderné fúzi nebo při chemických reakcích.