Ηχοφωταύγεια

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Η ηχοφωταύγεια (Sonoluminescence) είναι το φαινόμενο της εκπομπής μικρής διάρκειας φωτεινών παλμών από φυσαλίδες που καταρρέουν μέσα σε κάποιο υγρό που διεγείρεται από ήχο.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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 υπερήχους. 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 20.000οΚ , θερμοκρασία η οποία μπορεί να λιώσει ακόμη και χάλυβα.

Το 1991 οι Putterman και Barber παρατήρησαν επίσης λάμψεις διάρκειας picosecond από μία φυσαλίδα σε στάσιμο ακουστικό κύμα[ασαφές].

Το 1996, οι Lohse και Hilgenfeldt, βασισμένοι στα πειραματικά ευρήματα των Holt και Gaitan (1996), κατέληξαν ότι η διάσπαση διατόμων διεξάγεται σε μία και μοναδική φυσαλίδα ηχοφωταύγειας.

Ο μηχανισμός του φαινομένου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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.

Από αριστερά προς τα δεξιά : εμφάνιση φυσαλίδας, αργή διαστολή, απότομη κατάρρευση, εκπομπή φωτός

Εξωτικές εξηγήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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.

Βιολογική-ηχοφωταύγεια (Biological sonoluminescence)[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το φαινόμενο της ηχοφωταύγειας παρατηρείται και σε ένα είδος γαρίδας (Pistol shrimp ή snapping shrimp). [1]


Αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]


Εξωτερικοί δεσμοί[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Newer research papers largely rule out the vacuum energy explanation: