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Un record de luminosité pour la sonoluminescence ?

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Un groupe de physiciens américains a annoncé avoir obtenu des flashs de lumière, dans une expérience de sonoluminescence, cent fois plus brillants que ceux observés jusqu'à présent. Toujours mal comprise, la sonoluminescence pourrait peut-être un jour servir à faire de la fusion froide.

Une photo montrant un flash de lumière produit par sonoluminescence. © Brian Kappus Avik Chakravarty

Le phénomène, bien que très curieux, apparaît de prime abord comme banal. Lorsque certaines bulles de gaz apparaissent dans un liquide et commencent à grossir sous l'effet d'une onde acoustique se propageant dans ce liquide, il arrive un moment où elles implosent en émettant un flash de lumière. La première fois que ce phénomène de sonoluminescence a été observé et décrit scientifiquement, ce fut en 1934 à l'occasion d'expériences sur le sonar effectuées par H. Frenzel et H. Schultes à l'Université de Cologne.

Initialement, plusieurs bulles étaient ainsi produites, rendant difficile l'investigation des processus en cours. Ce n'est qu'en 1989 que Felipe Gaitan et Lawrence Crum purent obtenir le même phénomène avec une seule bulle. L'intérêt de la communauté scientifique pour la sonoluminescence s'est accru lorsque l'on s'est rendu compte qu'aucune explication satisfaisante de ce phénomène n'existait, mais surtout, que l'émission de lumière était peut-être causée par des processus très exotiques. Ainsi, certains ont suggéré que des températures de l'ordre de plusieurs millions de degrés étaient atteintes localement, entraînant des processus de fusion. D'autres spéculèrent même sur des liens avec l'effet Casimir, l'énergie du vide et même la physique des trous noirs.

Plus chaud que la surface du Soleil

De fait, en 2005, David Flannigan et Kenneth Suslick, de l'University of Illinois at Urbana Champaign, en réussissant à créer une unique bulle d'argon dans une solution d'acide sulfurique soumise à l'action d'ondes sonores de fréquences supérieures à 18.000 cycles par seconde, ont obtenu et mesuré le spectre du flash de lumière. Selon leurs mesures, la température locale dans la bulle lors de son implosion atteignait les 15.000 kelvins, soit plusieurs fois la température à la surface du Soleil. Comme des atomes d'argon et d'oxygène ionisés hautement énergétiques ont aussi été détectés au cours de l'expérience, il fallait en conclure qu'un plasma s'était bel et bien formé. 


Une vidéo montrant le phénomène de sonoluminescence. Une bulle grossit avant d'imploser en produisant un flash de lumière. © Seth Putterman's Lab, YouTube

D'autres chercheurs annoncèrent aussi avoir mesuré dans des expériences analogues l'émission de neutrons, ce qui prouverait donc que de la fusion froide est possible avec la sonoluminescence. Mais aucune de ces observations n'a été confirmée.

L'un des physiciens qui cherchent à percer les mystères de la sonoluminescence n'est autre que Seth Putterman, qui s'était déjà fait connaître il y a quelque temps en découvrant que des rubans d'adhésif pouvaient émettre des rayons X. Avec ses collègues de l'Université de Californie à Los Angeles, il serait parvenu à créer des flashs de lumière au cours d'expériences de sonoluminescence dont la puissance serait de 100 watts, soit cent fois plus que lors du précédent record réalisé en 2004 par Alan Walton et ses collègues de l'Université de Cambridge. Dans les expériences, une bulle de xénon de 1 millimètre de diamètre flottant dans de l'acide phosphorique implose brutalement sous l'effet d'une onde de choc. Accompagnant le flash de lumière, une température de 10.200 kelvins aurait été atteinte.

Les détails des expériences devraient bientôt être disponibles avec une publication dans Physical Review E.

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