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Schütteln lässt Licht aus Schall heller strahlen

Platzende Blasen in Wasser können Licht aussenden. Dieser Effekt, die Sonolumineszenz, konnten amerikanische Physiker nun deutlich verstärken. Statt die Wasserblasen klassisch mit hochfrequenten Schallwellen zum leuchtenden Kollaps zu bringen, schüttelten sie einen Zylinder, gefüllt mit Wasser und geringen Mengen des Edelgases Xenon. Dadurch entstanden starke Schockwellen, die die Grundlage für eine hundertfach verstärkte Sonolumineszenz lieferten, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt Physics of Fluids.

„Wir entdeckten die Bildung von hauptsächlich ultravioletten Lichtblitzen mit einer Dauer von unter einer Nanosekunde“, schreiben Seth Putterman und seine Kollegen von der University of California in Los Angeles. Ursprung des Lichtes sind schockartige Druckstöße, die sie in einer rund einen halben Meter langen und vier Zentimeter dicken Röhre erzeugten.

Dazu schüttelten sie den Zylinder regelmäßig mit der zweifachen Erdbeschleunigung hin und her. Das Wasser trieb so zeitweise simultan zu beiden Enden auseinander, so dass sehr kurz etwa einen Zentimeter große Vakuumblasen entstehen. Rasant schließen sich diese „Blasen“ wieder und erzeugen die Schockwellen. Bis zu 300 Millionen Lichtteilchen konnten die Forscher in Folge dieser Schockwelle nachweisen.

Mit diesem Ergebnis hofft Putterman, nun das Phänomen der Sonolumineszenz genauer untersuchen zu können. Denn wie genau die Energie der Schallwellen auf die Produktion der Photonen übertragen wird, ist noch nicht völlig geklärt. Parallel versucht seine Arbeitsgruppe auch mit dem klassischem Verfahren, bei dem hochfrequente Schallwellen auf eine Wasserprobe geschickt wird, die Physik hinter der Sonolumineszenz zu klären.

Jan Oliver Löfken
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