La revista Muy Interesante publica:
CIENCIA / 06/07/12
La sonoluminiscencia, el fenómeno físico en el cual el sonido se convierte en luz, es tan místico como un truco de magia.
A pesar de intentarlo desde hace 70 años, los científicos siguen sin poder explicar cabalmente cómo una burbuja de aire en el agua concentra la energía acústica para escupir ráfagas de picosegundos (billonésima parte de un segundo) de radiación ultravioleta.
Inicialmente, los físicos atribuían estos haces de luz a la fricción.
A finales de la década de los ochenta, llegaron a la conclusión de que burbujas ubicadas en una onda de sonido se expanden y colapsan rápidamente, calentando el gas dentro de ellas a temperaturas más calientes que la superficie solar.
Este calor y colapso, según ellos, crean un plasma brillante.
En la edición de esta semana de Physical Review Letters, Gary Williams y sus colegas de la Universidad de California, en Los Ángeles, han presentado evidencia que apoya aún más esta teoría.
Los investigadores explicaron las observaciones previas de que el espectro de luz de una simple burbuja carece de una línea de emisión (en referencia a una molécula de OH) que se aprecia en múltiples burbujas.
Debido a esta discrepancia, muchos han sugerido que diferentes mecanismos físicos están involucrados en el fenómeno, y por lo que hay, en esencia, dos tipos de sonoluminiscencia.
Pero el quipo de Williams probó que ese no es el caso, al crear burbujas más grandes que las burbujas simples cuyo espectro incluye la línea de emisión faltante.
Aunque todavía o saben por qué, los investigadores alegan que el solo tamaño de la burbuja parece predecir la línea de emisión, sugiriendo que, comparada a las simple burbujas más pequeñas que colapsan simétricamente, las burbujas grandes en sistema de burbujas múltiples son inestables.
Después, el equipo ajustó los espectros a una curva de radiación (para poder percibir el espectro de luz) y mostró que corresponde al plasma de una temperatura de 7 mil 726 grados centígrados.
La sonoluminiscencia en Argentina
Raúl Urteaga, santafesino criado en el barrio Don Bosco de nuestra ciudad. Luego de aquella anécdota que, sin lugar a dudas, lo marcó para siempre, estudió en la Escuela Industrial Superior (EIS), de la que egresó como técnico químico. Más tarde se trasladó a Bariloche donde, en el Instituto Balseiro, obtuvo la licenciatura en Física y posteriormente el doctorado en esta especialidad, en el que fue dirigido por el Dr. Fabián Bonetto, otro científico de nuestra provincia, oriundo de la localidad de María Juana. Los estudios de esta dupla santafesina convirtieron energía de sonido en luz. Una luz muy intensa, la más intensa que se haya logrado hasta ahora en el laboratorio de sonoluminiscencia. En la actualidad, Urteaga está nuevamente en Santa Fe, desarrollando un postdoctorado en el INTEC*, guiado por el Dr. Roberto Koropecki, investigador del CONICET en el citado Instituto, y aprovechamos la oportunidad para conocer un poco más sobre este notable descubrimiento. "Cuchu" no tuvo ningún inconveniente en acceder a la entrevista y, como si estuviese en el patio de la casa de su abuela, contestó nuestras preguntas
-¿Qué es la sonoluminiscencia?
-Es un fenómeno por el cual puede obtenerse luz a partir de sonido, y que consiste en concentrar la energía de un campo de sonido y producir una emisión de luz pulsada en el rango visible y ultravioleta cercano. Esto equivale a concentrar la energía presente en la onda de sonido aproximadamente un billón de veces.Este fenómeno aparece cuando una pequeña burbuja de gas noble es atrapada en una onda estacionaria de sonido. A medida que se aumenta la amplitud de la onda de sonido, las oscilaciones de la burbuja crecen en amplitud y para intensidades lo suficientemente altas; la burbuja colapsa con violencia durante el ciclo de compresión calentando el gas dentro de la misma. Cuando la temperatura alcanza un valor adecuadamente elevado, el gas se ioniza formando un plasma. La temperatura en este momento puede alcanzar los 50.000 grados. En estas condiciones la burbuja emite un pulso de luz azulada extremadamente breve (cercano a una milésima parte de microsegundo) y que se repite para cada uno de los ciclos de la onda de sonido, típicamente unas 30.000 veces por segundo. Hace poco tiempo, hemos extendido el rango donde puede producirse sonoluminiscencia utilizando una combinación de dos ondas sonoras cuyas frecuencias son múltiplos enteros (armónicos) que han podido confinar espacialmente una burbuja de xenón en ácido sulfúrico casi puro. De esta manera se ha podido además, aumentar la intensidad de luz producida en cada pulso hasta cuatro veces.
-¿Para qué sirve?
-Si bien el estudio que realizamos se enmarca en la ciencia básica, la sonoluminiscencia tiene atractivos tecnológicos como los de crear pequeños reactores químicos donde se pueden alcanzar condiciones de temperatura y presión muy elevadas (50.000 grados y 15.000 atmósferas). También se puede utilizar el pulso de luz emitido como una fuente de luz blanca muy repetitiva y de una duración muy corta (menor a una milésima de microsegundo). Sin embargo, el mayor interés desde el punto de vista tecnológico, es el de llegar a producir fusión nuclear dentro de la burbuja (el mismo tipo de reacciones que tienen lugar en el centro del sol). Para alcanzar este objetivo es necesario todavía aumentar la temperatura dentro de la burbuja cerca de 20 veces más de lo que actualmente se ha logrado obtener.
-¿Qué beneficios puede traernos tener la luz más brillante?
-El aumento en la intensidad de luz no representa en sí un beneficio; el avance en el entendimiento del fenómeno nos acerca a poder conseguir condiciones más extremas dentro de la burbuja necesarias para lograr fusión nuclear.
-¿Qué puertas abre este descubrimiento?
-La capacidad de producir en forma estable una burbuja sonoluminiscente de mayor intensidad permite realizar experimentos más precisos y de esta manera avanzar en el conocimiento del fenómeno. La idea de utilizar una excitación multiarmónica puede ser extendida para alcanzar valores de temperatura más elevados.
-¿Esto puede ser aprovechado en nuestro país?
-La pregunta no tiene una respuesta sencilla; el avance realizado es en el entendimiento del fenómeno. Este conocimiento puede ser aprovechado, por ejemplo, para alcanzar objetivos tecnológicos como los que mencioné anteriormente.
