El calor increible en una burbuja colapsante
Los investigadores, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, han comprobado que la temperatura en esa burbuja colapsante resulta cuatro veces superior a la del Sol. Su trabajo está financiado por la Fundación Nacional de Ciencia, y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados para la Defensa.
Cuando las burbujas en un líquido se comprimen, su interior se pone realmente muy caliente. "Nadie ha podido medir antes la temperatura dentro de una burbuja colapsante aislada. La temperatura que medimos, alrededor de 20.000 grados Kelvin, es cuatro veces más caliente que la superficie de nuestro Sol" -explica Ken Suslick, el Profesor de la Cátedra Marvin T. Schmidt de Química en la antedicha universidad, y un investigador del Instituto Beckman para la Ciencia y la Tecnología Avanzada.
Este resultado, presentado en la revista Nature por Suslick y el estudiante graduado David Flannigan, ya ha levantado las cejas de muchos.
La sonoluminiscencia surge de la cavitación acústica, que es la formación, crecimiento e implosión de pequeñas burbujas de gas en un líquido bombardeado con ondas sonoras de más de 18.000 ciclos por segundo. El colapso de estas burbujas genera un intenso calentamiento local. Mirando los espectros de la luz emitida de estas manchas calientes, los científicos pueden determinar la temperatura de la misma forma que los astrónomos miden la de las estrellas.
Sustituyendo ácido sulfúrico concentrado por el agua usada en mediciones previas, Suslick y Flannigan elevaron el brillo de los espectros en casi 3.000 veces. Se puede ver la burbuja resplandeciendo incluso en un local fuertemente iluminado. Esto permitió a los investigadores medir la, de otro modo, débil emisión de una burbuja aislada.
 | | Secuencia del crecimiento y colapso de una burbuja en ácido sulfúrico (Foto: D. Flannigan y K. S. Suslick ) |
"No es sorprendente que la temperatura dentro de una burbuja aislada exceda la encontrada dentro de una burbuja atrapada en una nube" -explica Suslick-. "En una nube, las burbujas interactúan entre sí, de modo que el colapso no es tan eficaz como en una aislada".
Lo que es sorprendente, sin embargo, es la temperatura sumamente alta que los científicos midieron. "A 20.000 grados Kelvin, esta emisión se origina del plasma formado por colisiones de átomos y moléculas con partículas de alta energía" -aclara Suslick-. "Y, de igual modo que no puedes ver dentro de una estrella, estamos viendo tan sólo la emisión de la capa superficial del plasma ópticamente opaco". Plasmas son los gases ionizados formados sólo a energías verdaderamente altas.
El punto central de la burbuja colapsante debe ser aún más caliente que la superficie. De hecho, las condiciones extremas presentes durante la compresión de burbujas aisladas han sido predichas por otros como capaces de producir neutrones a partir de la fusión por confinamiento inercial.
"Acostumbrábamos a hablar de que la burbuja forma una mancha caliente en un líquido, por otra parte frío" -concluye Suslick-. "Lo que sabemos ahora es que dentro de la burbuja hay una región aún más caliente, y fuera de ese punto central estamos viendo la emisión de un plasma".
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