Phänomen lange bekannt. Gibt's wahrscheinlich doch. - Kalte Fusion provoziert stürmische Disku...

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Date: Mon, 7 Feb 2000 14:01:33 +0100
From: tom doch <t.doch@medienkonzepte.de>
Subject: BirdArt Zwischendurch: Schnelle Fotos von heissen Blasen

Schnelle Fotos von heissen Blasen

Wenn Luftballons platzen, gibt es einen Knall. Weit mehr Energie
setzen kleine Fluessigkeitsblaeschen frei, die den Schwingungen ihres
Mediums nicht mehr folgen koennen und implodieren. In ihrem Inneren
herrschen kurzzeitig Temperaturen von mehreren tausend oder gar
Millionen Grad Celsius, und ein schwacher Lichtblitz begleitet die
Schockwelle des Kollaps. Noch haben Physiker diesen Vorgang nicht ganz
verstanden, doch zumindest ist es zwei Arbeitsgruppen gelungen, mit
einer besonderen Kamera die ersten Fotos zu schiessen.

Schon 1917 entdeckte Lord Rayleigh, dass eine Schiffsschraube im
Wasser Schallwellen hervorruft, die kleine Blaeschen produzieren.
Zerplatzen diese Blaeschen, koennen sie das Metall der Schraube
angreifen. Mittlerweile wird dieser Kavitation genannte Prozess in
vielen Lebensbereichen nutzbringend angewandt, angefangen bei der
Reinigung von Halbleitern bis hin zur Zerstoerung von Fettzellen in
der Schoenheitschirurgie. Doch der Alltaeglichkeit des Vorgangs zum
Trotz wissen Physiker noch immer nicht, was eigentlich passiert, wenn
die Blaeschen kollabieren.

Wandert eine Welle durch Wasser, verformt sie die darin enthaltenen
Blaeschen, ohne dass sich dabei deren Volumen aendert. Sind die
Vibrationen jedoch zu schnell, koennen die Blaeschen nicht mehr
folgen. Stattdessen pressen die Druckschwankungen sie in sich
zusammen, um sie gleich darauf auseinander zu zerren. Das System
befindet sich dann in einem sehr instabilen Zustand. "Im Inneren der
Blasen herrscht fast ein Vakuum", erklaert Seth Putterman von der
University of California in Los Angeles. "Und der Aussendruck
zerquetscht die Blasen."

Das Gas in den kollabierenden Blaeschen wird ausserordentlich heiss.
Nach den meisten Theorien erreicht es mindestens 25 000 Grad Celsius.
Nach Puttermans Aussage koennte die wahre Temperatur jedoch auch viel
hoeher liegen. Einige Physiker sind sogar der Ansicht, dass
voruebergehend bis zu 15 Millionen Grad herrschen moegen - genug, um
wie in der Sonne Wasserstoffkerne zu Helium zu verschmelzen. Da die
Blaeschen jedoch innerhalb von etwa 100 Pikosekunden (der
zehntausendste Teil einer millionstel Sekunde) kollabieren, ist es
extrem schwierig, die unterschiedlichen Modelle experimentell zu
ueberpruefen.

Einer Gruppe um Putterman sowie dem Team von Rainer Pecha von der
Universitaet Stuttgart ist es nun gelungen, erste Fotos von der
Kavitation einer einzelnen Blase zu schiessen (Physical Review
Letters vom 7. Februar 2000 und Physical Review E vom Februar 2000).
Die Forscher regten das Wasser mit einer Schallwelle von 20 kHz zum
Schwingen an.

Der schwache ultraviolette Blitz, den die Blase waehrend des Kollaps
aussendet, startete die Kamera, die dann alle 400 Pikosekunden eine
Aufnahme machte und so die Schockwelle im Zeitraffer festhielt.
"Unser Experiment dokumentiert zum ersten Mal die stark nichtlineare
Ausbreitung der Schockwelle", sagt Pecha.

Entgegen aller bisherigen Theorien stellten sowohl die Stuttgarter
Physiker als auch ihre amerikanischen Kollegen fest, dass die Waende
der Blaeschen schneller als der Schall kollabieren.
Obwohl noch niemand sagen kann, was das fuer die Temperatur des Gases
bedeutet, meint Putterman, seien die Modelle fuer Kavitation
unterhalb der Schallgeschwindigkeit damit widerlegt.
Selbst die vom Kollaps ausgehende Schockwelle bewegte sich in den
Experimenten fast viermal schneller als der Schall.


Quelle: www.spektrum.de


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