Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pop Goes the Plasma: Extreme Conditions Inside Imploding Bubbles

28.06.2010
High-intensity ultrasound waves traveling through liquid leave bubbles in their wake. Under the right conditions, these bubbles implode spectacularly, emitting light and reaching very high temperatures, a phenomenon called sonoluminescence. Researchers have observed imploding bubble conditions so hot that the gas inside the bubbles ionizes into plasma, but quantifying the temperature and pressure properties has been elusive.

In a paper published in the June 27 issue of Nature Physics, University of lllinois chemistry professor Kenneth S. Suslick and former student David Flannigan, now at the California Institute of Technology, experimentally determine the plasma electron density, temperature and extent of ionization.

Suslick and Flannigan first observed super-bright sonoluminescence in 2005 by sending ultrasound waves through sulfuric acid solutions to create bubbles.

“The energies of the populated atomic levels suggested a plasma, but at that time there was no estimate of the density of the plasma, a crucial parameter to understanding the conditions created at the core of the collapsing bubble,” said Suslick, the Marvin T. Schmidt Professor of Chemistry and a professor of materials science and engineering.

The new report uses the same setup, but now with a detailed analysis of the shape of the observed spectrum, which provides information on the conditions of the region around the atoms inside the bubble as it collapses.

“The temperature can be several times that of the surface of the sun and the pressure greater than that at the bottom of the deepest ocean trench,” Suslick said.

“What’s more, we were able to determine how these properties are affected by the ferocity with which the bubble collapses, and we found that the plasma conditions generated may indeed be extreme.”

The duo observed temperatures greater than 16,000 kelvins – three times the temperature on the surface of the sun. They also measured electron densities during bubble collapse similar to those generated by laser fusion experiments. However, Suslick emphasized that his group has not observed evidence that fusion takes place during sonoluminescence, as some have theorized possible.

In addition, the researchers found that plasma properties show a strong dependence on the violence of bubble implosion, and that the degree of ionization, or how much of the gas is converted to plasma, increases as the acoustic pressure increases.

“It is evident from these results that the upper bounds of the conditions generated during bubble implosion have yet to be established,” Suslick said. “The observable physical conditions suggest the limits of energy focusing during the bubble-forming and imploding process may approach conditions achievable only by much more expensive means.”

Suslick also is affiliated with the Beckman Institute of Advanced Science and Technology at Illinois.

The National Science Foundation supported this work.

Liz Ahlberg | University of Illinois
Further information:
http://www.illinois.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht Soft, energy-efficient robotic wings
01.04.2015 | American Institute of Physics

nachricht Galaxy Clusters Formed as 'Fireworks'
01.04.2015 | University of Arizona

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegende Tankstellen könnten den Luftverkehr revolutionieren

Langstreckenflugzeuge sollen künftig mit wenig Treibstoff starten und erst in 10 000 Metern Höhe vollgetankt werden. Auf diese Weise liesse sich rund 20 Prozent Kerosin einsparen. In einem europäischen Forschungsprojekt hat die ZHAW zusammen mit Partnerinstitutionen aus fünf Ländern ein solches Konzept für die Luftfahrt entwickelt.

In Sachen Energieeffizienz ist bei Flugzeugen noch viel Luft nach oben: Denn auch modernste Langstreckenflugzeuge wie der Airbus A380 oder die Boeing 787 sind...

Im Focus: Aktuelle Maßnahmen gegen Mikroplastik

Worst Case: Sonntagnachmittag, erste Radtour bei schönem Wetter. Ein Autofahrer rast vorbei und wirft seine PET-Getränkeflasche achtlos in den Graben. Das Material der Flasche wurde aus Rohöl hergestellt und wird einige hundert Jahre benötigen, bis es zersetzt ist. Vollständig abgebaut wird es nie, zurück bleiben winzige Teilchen ­ das sogenannte Mikroplastik. Fraunhofer UMSICHT begegnet den kleinen Kunststoffpartikeln in zwei aktuellen Maßnahmen.

Die »Initiative Mikroplastik« möchte durch die Initiierung von Forschungs- und Entwicklungs-Vorhaben die Mengen und Sorten an Mikroplastik in der Umwelt...

Im Focus: Smarte Fassaden mit Energiespareffekt

Gläserne Bürobauten gehören zu den großen Energiefressern. Sie müssen aufwändig klimatisiert werden. Ein von Fraunhofer-Forschern und Designern entwickeltes Fassadenelement für Glasfronten soll den Energieverbrauch senken. Dazu nutzt es die Wärmenergie der Sonne. Ein Demonstrator ist auf der Hannover Messe zu sehen.

Fast 40 Prozent beträgt der Anteil von Gebäuden am gesamten Energieverbrauch in Deutschland. Das Heizen, Kühlen und Lüften von Wohnhäusern, Büroimmobilien und...

Im Focus: Lizard activity levels can help scientists predict environmental change

Research study provides new tools to assess warming temperatures

Spring is here and ectotherms, or animals dependent on external sources to raise their body temperature, are becoming more active. Recent studies have shown...

Im Focus: Der Werkstoff macht’s: Nichtoxidkeramik eröffnet neue Perspektiven für den Chemie- und Anlagenbau

Herausragende chemische, thermische und tribologische Eigenschaften prädestinieren siliziuminfiltriertes Siliziumcarbid für die Produktion großvolumiger keramischer Bauteile.

Ein neuartiges Verfahren überwindet nun verfahrenstechnischen Grenzen konventioneller Formgebungsmethoden. Dadurch können  Komponenten mit großen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Holzbau mit Bestand - Thema der Norddeutschen Holzbautagung 2015

01.04.2015 | Veranstaltungen

Training für LNG-Anwender aus dem maritimen und nichtmaritimen Bereich

01.04.2015 | Veranstaltungen

Wie lässt sich Nachhaltigkeit messen und bewerten?

01.04.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegende Tankstellen könnten den Luftverkehr revolutionieren

01.04.2015 | Energie und Elektrotechnik

Biogas und Ökostrom: TU Wien präsentiert Energiespeicherkonzept

01.04.2015 | HANNOVER MESSE

Sensor + Test 2015: Hochleistungs-Magnetsensoren günstig herstellen

01.04.2015 | Messenachrichten