Muchas veces la ciencia necesita grandes, enormes, gigantes
aparatos para poder ver las partículas más pequeñas de la materia u observar lo
más grande, como las galaxias que rodean la Tierra por todas partes. Estos
experimentos aportan más conocimiento que nos permite acercarnos a comprender
la Naturaleza y responder a las preguntas que se hace la humanidad desde siempre:
¿qué somos, de dónde venimos y a dónde vamos? Los costes son también enormes. Y
casi siempre a la mayoría de las personas les cuesta mucho entender la
necesidad de invertir esas grandes cantidades de dinero.
La sonoluminiscencia aparece como una luz que flota en el
medio de un recipiente con agua que se expone a ultrasonidos. Es como una
pequeña luz fantasmal. Se produce por el efecto combinado de los ultrasonidos
sobre una burbuja de aire que se encuentre dentro del líquido. Todos podemos
ver esas burbujas en el agua cuando la agitamos. Si a la vez que se producen
las burbujas bombardeamos el agua con ultrasonidos, se produce la luz en el
interior del líquido.
Una burbuja es como un equilibrista. El aire que está dentro
de la burbuja contrarresta la fuerza que ejerce el agua que la rodea. Cuando se
le aplica el sonido, en un primer momento este hace que la presión del agua
sobre la burbuja decrezca, el aire empuja los bordes de esta, creciendo en
tamaño. Su volumen se puede multiplicar por 1000 en esos casos. Sin embargo,
cuando llega la cresta de la onda del sonido, la presión que ejerce el líquido sobre
la burbuja de aire se incrementa, por lo cual tiene que reducir de nuevo su
tamaño. Y lo hace de forma vertiginosa. Su temperatura interna también crece
llegando a temperaturas de 10 000 ºC o superiores, es decir, temperaturas
equivalentes a las de la superficie del Sol. Y en ese momento de colapso emite
un intenso pero cortísimo rayo de luz. La mayor parte de la luz se emite en
frecuencias que no son apreciadas por el ojo humano. Y es ahí donde nuestro
conocimiento se desvanece, ya que hasta el día de hoy no se sabe muy bien el
motivo de esa explosión de luz. Pero ahí está, desafiante, en medio del agua
esperando por nosotros.
La sonoluminiscencia se genera artificialmente en
laboratorio en condiciones controladas. Sin embargo, con el tiempo se ha visto
que en la Naturaleza hay fenómenos similares. Por ejemplo, hay un animalillo
marino llamado camarón pistola que
aprieta sus tenazas a tal velocidad y con tanta fuerza que genera una gran
burbuja. Esta al colapsar genera un gran estruendo submarino y también un pulso
de luz. Y es que observar detenidamente
la Naturaleza cercana también puede generar una Gran Ciencia. ¿O no?
Para saber más:
Lamentablemente, los primeros artículos sobre sonoluminiscencia no son fáciles de encontrar y además uno está en francés y el otro en alemán. Sin embargo, sí hay interesantes artículos que explican claramente la sonoluminiscencia. Putterman y Weninger hacen una buen descripción del fenómeno en su artículo "SONOLUMINESCENCE: How Bubbles Turn Sound into Light" (Sonoluminiscencia: como las burbujas convierten el sonido en luz). También es interesante el artículo de Lawrence A. Crum.
La sonoluminiscenia con una sola burbuja se describe en detalle en la revisión de Brener et al.
Ya que es un fenómeno todavía no comprendido del todo, existen intentos de hacerlo a través de la simulación, como en "Modeling the dynamics of single-bubble sonoluminescence" de Vignoli et al. o en "Molecular dynamics simulations of cavitation bubblecollapse and sonoluminescence" de Schanz et al.
Para un repaso rápido de las teorías para explicar los pulsos de luz, puedes ver la presentación de S. Holleman y las referencias que cita.
Para un repaso rápido de las teorías para explicar los pulsos de luz, puedes ver la presentación de S. Holleman y las referencias que cita.
Y si quieres y tienes medios, puedes montarlo en casa siguiendo unas simples instrucciones.
