Крошечные пузырьки воздуха, взорванные со звуковыми волнами, могут действовать как суровые испытания для химических реакций. Ученые знали больше 60 лет, что, поскольку эти пузыри ритмично разрушаются и расширяются, они выпускают вспышки света – явление, названное люминесценцией вследствие кавитации воды в ультразвуковом поле. Теперь в докладе в Physical Review Letters 26 января предполагается, чтобы иссушение горячих температур, сгенерированных в пузырях, вытеснило азот и кислород, оставив позади ошеломляющее световое шоу, произведенное аргоном газа следа.
Пузырь чистого аргона сияет блестяще, как только высокочастотные звуковые волны начинают делать его пульсом, в то время как пузырь азота никогда не теряет больше, чем тусклый жар. Поскольку sonoluminescing пузырьки воздуха начинаются тусклый и становятся более яркими, некоторые физики подозревали, что пузыри могут стать более богатыми аргоном дольше, они пульсируют.
Томас Мэтула и Лоуренс Крум из университета Вашингтона, Сиэтла, решили проверить, была ли химия позади этого прояснения.Бригада бомбардировала пузырьки воздуха ультразвуком. После того, чтобы заставлять пузырь расшириться и пульсировать, они выключили звук, остановив люминесценцию вследствие кавитации воды в ультразвуковом поле, прежде чем это начало проясняться. Но исследователи выявили непосредственную вспышку после поднимания звуковых волн для получения пузыря к sonoluminesce во второй раз.
Мэтула говорит, что это внезапное освещение происходит, потому что во время первого приступа люминесценции вследствие кавитации воды в ультразвуковом поле, температуры в пузыре, который может быть целых несколькими сотнями тысяч градусов – более горячий, чем поверхность солнца – делают что-то к азоту и кислороду, чтобы заставить их сформировать составы, такие как оксид азота, которые распадаются в окружающей воде. Аргон, инертный, «благородный» газ, затем освещает в следующем раунде пульсирования.
Теория и машинные моделирования оба предсказали, что люминесценция вследствие кавитации воды в ультразвуковом поле в пузырьке воздуха является фактически фейерверком от скрытого аргона. «Что отсутствовало, был эксперимент», говорит Уильям Мосс из Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии.