Einem Wissenschaftlerteam der Denis-Diderot-Universität in Frankreich ist es gelungen, die beim Kollaps einer Gasblase in einer Flüssigkeit freiwerdende Energie mittels Schallwellen um ein Vielfaches zu erhöhen. Darüber berichten die Forscher in dem Fachmagazin Physical Review Letters (Band 88 Referenznummer 074302). Da bei diesem Vorgang Temperaturen im Bereich von mehreren Zehntausend Grad Celsius erreicht werden, könnten derartige kollabierende Gasblasen zur Zündung zukünftiger Fusionsreaktoren eingesetzt werden.
Das von Mathias Fink angeführte Team zeigt in ihrer Arbeit eine Methode zur Erhöhung der so genannten Sonolumineszenz einer in einer Flüssigkeit kollabierenden Gasblase auf. Dazu regten sie ein kleines Gasbläschen in einem Wasserbehälter mittels einer stehenden Schallwelle zu periodischen Schwingungen mit einer Frequenz von 28 Kilohertz an. Dadurch oszillierte der Durchmesser der Blase zunächst zwischen fünf bis fünfzig Mikrometern. Kurz vor dem Kollaps der Gasblase fokussierten die Wissenschaftler von sieben Generatoren erzeugte energiereiche Schallwellen mit einer Frequenz von 700 Kilohertz auf deren Ort. Durch konstruktive Überlagerung dieser Schallwellen erhöhte sich damit die den Kollaps auslösende Schallintensität um ein Vielfaches.
Die durch das Zusammenbrechen der Gasblase in Form von Licht freiwerdende Energie wurde dadurch im Vergleich zu Experimenten ohne Wellenüberlagerung verdoppelt. Die Forscher glauben, dass ihre Methode den Kollaps von Gasblasen nicht nur energiereicher, sondern auch schneller vonstatten gehen lassen könnte.
Der durch Schallwellen verursachte Kollaps der Gasblasen komprimiert das in ihnen befindliche Gas so stark, dass es Temperaturen zwischen 20.000 und 30.000 Grad Celsius erreicht ? es geht in ein Plasma über. Dies lässt viele Wissenschaftler über eine zwar noch in weiter Ferne aber dennoch sehr interessante Anwendungsmöglichkeit der Sonolumineszenz spekulieren: die Zündung eines in den Blasen befindlichen Nuklearkraftstoffes zur Ingangsetzung von Fusionsreaktionen.
Das französische Forscherteam hofft, dass ihre Entdeckung sowohl die Erforschung der Grundlagen der Sonolumineszenz als auch derartige technische Anwendungen vereinfacht.
Stefan Maier
