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Physik auf den Kopf gestellt: Seifenblase entsteht wie von Zauberhand

In einem kuriosen Experiment bringen Wissenschaftler feine Tröpfchen dazu, sich zu einer Blase zusammenzufügen. Geschickt geformte Ultraschallwellen machen es möglich.
Seifenblase

Normalerweise ist es so: Wenn man eine Seifenblase mit dem Finger berührt, zerplatzt diese und rieselt in feinen Tröpfchen zu Boden. Im Prinzip lässt sich der Prozess jedoch auch umkehren, zeigen nun Wissenschaftler in einem kuriosen Experiment. Sie hielten zunächst Tröpfchen mit hochfrequenten Ultraschallwellen in der Schwebe, Experten sprechen von akustischer Leviation. Anschließend veränderten sie geschickt die Intensität und räumliche Verteilung dieser Pulse, wodurch sich die Tröpfchen binnen einer Sekunde zu einer wenige Millimeter großen Blase zusammenfügten.

Von den Details des Experiments berichten die Forscher um Duyang Zang von der Northwestern Polytechnical University in China im Fachmagazin »Nature Communications«. Darin verraten sie beispielsweise, dass sie Wasser mit der Waschsubstanz Natriumlaurylsulfat verwendeten. Auch habe man die Tröpfchen zwischen einem Minilautsprecher, aus dem die maßgeschneiderten Ultraschallpulse drangen, und einem speziell geformten Reflektor platziert. Durch dessen genaue Form und den Abstand zum Lautsprecher habe man sehr präzise die Form des Ultraschall-Wellenfelds steuern können.

© Miss Wenli Di and Mr Zehui Zhang
Seifenblase rückwärts
Mit Ultraschallwellen lassen sich 10 Mikroliter Natriumlaurylsulfat zu einer Blase formen.

Konkret rückten die Forscher den Lautsprecher über eine kleine Hebevorrichtung nach und nach näher an die Tröpfchen heran, wodurch die Flüssigkeit zunächst die Form einer Schale annahm. Ab einem gewissen Luftvolumen in der Schale schlossen sich die Tröpfchen plötzlich zu einer Blase, die sich augenblicklich stark ausdehnte. Verantwortlich seien stehende Wellen, die sich in der geschlossenen Blase ausbilden könnten und diese rasant auseinanderdrückten.

Ab einer gewissen Ausdehnung findet das Volumen aber ins Gleichgewicht, berichten die Forscher: Der Expansion wirkt schließlich die Oberflächenspannung entgegen, welche die Blase klein halten will. Letztlich könne man die Blase für viele Minuten intakt halten, heißt es in dem Fachaufsatz. Erst wenn ein Teil der Flüssigkeit verdampft sei, platze sie. In Zukunft wollen die Wissenschaftler das Experiment nutzen, um die in Teilen noch rätselhafte Physik von Tröpfchen und Seifenblasen besser zu verstehen.

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