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News: Schall und Hitze

Beschallt man Wasser, bilden sich winzige Bläschen, die bald wieder zerfallen und dabei Licht ausstrahlen. Die Ursache für dieses Licht, Sonolumineszenz genannt, war für die Physiker sehr lange rätselhaft. Sie vermuten, daß jeder Lichtimpuls auf einer implodierenden Stoßwelle basiert. In einem in den Physical Review Letters erscheinenden Bericht, beschreiben amerikanische Forscher, daß sie einzelne Pulse analysiert und dabei herausgefunden haben, daß das Licht in einem einzigen Stoß gebildet wird - genauso, wie man es bei der Strahlung aus energiereichen Elektronen erwarten würde.
Seth Putterman und seine Gruppe von der University of California, Los Angeles, haben sich daran gemacht, eine alternative Sonolumineszenz-Theorie zu testen, die der adiabatische Aufheizung. Diese besagt, daß das Licht entsteht, weil die kollabierende Blase zusammengedrückt wird: Dadurch wird das Gas in der Blase komprimiert, erhitzt sich und beginnt schließlich zu glühen. Während die Blase immer enger zusammengepreßt wird, erhitzt sich das Gas weiter. Das zunächst rote Licht wird beim Aufblitzen blau. Das Ganze dauert jedoch weniger als der millardste Teil einer Sekunde.

Um die sich schnell ändernde Farbe zu beobachten,beschallten sie Wasser in einem Becherglas, das mit Photomultipliern umstellt war. Diese können einzelne Photonen ausmachen und in ein elektrisches Signal umwandeln. Die Forscher analysierten jeweils eine Wellenlänge und zeigten, daß die Pulse aller Wellenlängen gleich kurz andauerten. Dadurch war eine mögliche Lichtstrahlung durch adiabatische Erhitzung ausgeschlossen. Statt dessen spricht das Experiment für eine Idee, die schon vor einigen Jahren aufkam: Die implodierende Blase erzeugt eine Stoßwelle und diese ein Plasma. Das Licht aller Wellenlängen würde demzufolge gleichzeitig „eingeschaltet“, denn es käme vollständig aus den freien Elektronen des Plasmas.

Trotzdem, so die Autoren, sei das Experiment noch nicht definitiv, denn direkt bewiesen seien Stoßwelle oder Plasma noch nicht. „Von diesem Experiment aus ist es schwierig, den zugrunde liegenden Mechanismus der Sonolumineszenz festzustellen“, sagt Bruno Gompf von der Stuttgarter Universität. „Es ist immer noch eine offene Frage.“

Siehe auch Spektrum der Wissenschaft 4/95, Seite 50: „Sonolumineszenz“

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