СОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

Варзар Р. Л., Савченко Т. А.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Физика и научно-технический прогресс - 2005 / Тезисы докладов региональной студенческой конференции. - Донецк, ДонНТУ - 2005, с. 103.

Сонолюминесценция – явление возникновения вспышки света при схлопывании кавитационных пузырьков, рожденных в жидкости мощной ультразвуковой волной.

Сонолюминесцентное свечение возникает в результате следующего цикла:

  1. Стоячая ультразвуковая волна в фазе разряжения создает в воде большое отрицательное давление, которое приводит к локальному разрыву воды и образованию кавитационного пузырька.
  2. В течении примерно четверти периода ультразвуковой волны пузырек растет, причем если стоячая звуковая волна сферически симметрична, то и пузырек остается сферическим.
  3. В фазе сжатия кавитационный пузырек схлопывается, причем все быстрее и быстрее. Процесс схлопывания ускоряет также сила поверхностного натяжения.
  4. В заключительные доли периода из центра схлопнувшегося пузырька вырывается очень короткая и яркая вспышка света. Поскольку в стационарном режиме кавитационный пузырек рождается и схопывается миллионы раз в секунду, мы видим усредненный сонолюминесцентный свет.

С точки зрения физической интуиции сонолюминесценция обладает рядом парадоксальных свойств:

  1. Сонолюминесценция наиболее эффективно проявляется в обычной воде.
  2. Критическим для возникновения сонолюминесценции является небольшая концентрация инертных газов, растворенных в воде.
  3. Яркость сонолюминесцентного света резко увеличивается при охлаждении воды.
  4. Яркая сонолюминесцентная вспышка имеет, как правило, более-менее гладкий спектр, без каких-либо отдельных линий излучения. Этот спектр круто растет в фиолетовую сторону и приблизительно похож на спектр излучения абсолютно черного тела с температурой порядка сотен тысяч кельвинов!

Последовал принципиальный вывод: в пузырьках идет ядерная реакция. Возможно, именно здесь лежит ключ к созданию дешевого сверхкомпактного безопасного термоядерного реактора. Реализация режима суперсжатия пузырьков может оказаться полезной и для развития новых технологий, требующих высоких давлений, например, для получения алмазов и производства других уникальных веществ.