الصوتضوئية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث


الصوتضوئية ظاهرة تجريبية يحدث فيها اتبعاث وميض ضوئي نتيجة امواج صوتية

مصادر[عدل]

الصوتضوئية (بالإنجليزية: Sonoluminescence) هي ظاهرة انبعاث ومضات ضوئية من فقعات غازية تقوم بالانخساف في وسط سائل، تحت تأثير موجات صوتية. وهي تجلب اهتمام الفيزيائيين في كون هذه الظروف تترافق مع تركيز عالي للطاقة، لفترة وجيزة من الزمن، يمكن أن تتحقق من خلالها بداية انصهار نووي حراري. ولكن هذا الأمر ما زال محل اختلاف ، وقام بتعريب المصطلح نحتاً باللغة العربية الفيزيائي السوري عبدالله دبدوب [1] .

نظرة عامة[عدل]

ضيائية صوتية مدتها 10 ثوان من انهيار فقاعة مستحثة بموجات فوق صوتية.

يمكن إحداث الضائية الصوتية بواسطة موجات تضاغطية تكون ذات قوة كافية لإحداث انخساف سريع لفجوة وسط سائل. هذه الفجوة يمكن أن تكون موجودة سلفاً في شكل فقاعة غازية، أو يمكن إحداثها من خلال عملية تسمى بالتَفجِية (بالإنجليزية: Cavitation). في ظروف المختبر، يمكن جعل الإشعاع الضوئي ثابتاً، وذلك بترك الفجوة تتوسع ثم تنهار بشكل دوري، حيث تنبعث منها ومضات مع كل انهيار. ولكي يتحقق هذا، علينا إنشاء موجة صوتية دائمة داخل السائل. ويجب أن يظل الضغط داخل الفقاعة عند مضاد عقدة الموجة الصوتية الدائمة. يختلف تردد الرنين مع شكل وحجم المستوعب الذي توجد به الفقاعة. إن حركة تمدد الفاعة وتقلصها ، وًّصّفت لاحقاً من قبل عالمين ، بمعادلة رياضية سميت باسميهمها "Rayleigh–Plesset equation" :

R\ddot{R} + \frac{3}{2}\dot{R}^{2} = \frac{1}{\rho}\left(p_g - P_0 - P(t) - 4\mu\frac{\dot{R}}{R} - \frac{2\gamma}{R}\right)

تفسير الظاهرة[عدل]

لا تزال الظاهرة غير مفسرة بشكل جيد إلى الآن ، فلا نملك سوى تفاسير مقترحة للظاهرة ، يعض التفاسير يعزو الإشعاع إلى الحرارة ، و وأخرى إلى ظاهرة" Triboluminescence "وهي ظاهرة التي يتولد فيها الضوء نتيجة تحطم الروابط الكيميائية في جزيئات المواد ، كما ويوجد تفاسير أخرى معتمدة على الكهرطيسية الكلاسيكية وأخرى إلى ظاهرة نفق ميكانيكا الكم أو النفق الكمومي وكما تشمل بعض التفاسير ظاهرة أشعة انكباح وتفاسير أخرى عزت الظاهرة إلى ظواهر الضوء الكوانتي، وكذلك ظاهرة الإنفراغ الهالي ( نسبة إلى هالة الشمس)" Corona discharge"

من اليسار إلى اليمين: ظهور فقاعة، والتوسع البطيء، تقلص سريع ومفاجئ، إشعاع الضوء

تفسير مهم[عدل]

في عام 2002 نشر ثلاث باحثين هم M. Brenner, S. Hilgenfeldt, and D. Lohse ،ورقة بحثية من 60 صفحة ، أشارت إلى دور محتمل للغازات النبيلة في حدوث الإضاءة ، فمن المعلوم أن الهواء يحوي بشكل طبيعي على نسبة ضئيلة من الغازات النبيلة ،تلك النسبة على صغرها كافية لإحداث الإشعاع الضوئي، إذ ان الفقاعة وبسبب سلسلة من التفاعلات الكيميائية المرافقة لعملية توسع الفقاعة وتقلصها المتكرر، سيتم إخلائها - حسب التفسير- من الاوكسجين والنتروجين الموجود داخلها ، فلا يتبقى سوى الغازات النبيلة ،وفي ظاهرة شبيهة بالتي تحدث في أجهزة الإنارة الفلاش المعتمدة على غاز الأرغون مثلاً ، يحدث الإشعاع الضوئي داخل الفقاعة أثناء إنهيار الفقاعة ، يولد الماء المحيط بها من كل ناحية ، ضغط وحرارة شديدين ، إذ تصل درجة الحرارة في الفقاعة نحو من 10000 كلفن، هذه الحرارة ستأيِّن نسبة قليلة من الغاز النبيل الموجود في الفقاعة، وكمية الغاز النبيل المتأين تلك صغيرة كفاية لأن تبقي الفقاعة شفافة ، .متيحة المجال لحدوث إشعاع ضوئي حجمي داخل الفقاعة ، وسطحي على سطحها ، ومدة الإشعاع السطحي تعتمد على عدة عوامل منها طول موجة الضوء المنبعث ، حيث تسبب الإلكترونات المتأينة ما يعرف بـ أشعة انكباح "bremsstrahlung"نتيجة تفاعلها مع ذرات الغاز المعتدلة المتبقية في الفقاعة،و عندما تنخفض طاقة الموجة المشعَّة، تعود الإلكترونات لتتحدد مع ذراتها ممهدة لتكرار تسلسل الأحداث مرة اخرى حيث يحدث الإشعاع الضوئي بتواتر زمني شبه ثابت ومما يثير الإهتمام هنا أن النتائج التجريبية تطابقت إلى حد معقول مع الحسابات النظرية ، بحيث يمكن أن تعزى الفرقات إلى بعض التبسيطات والتقريبات الحسابية ، مما يزيد من اسهم هذا التفسير مقارنة مع تفاسير أخرى .

التفسير الكوانتي[عدل]

فرضية مثيرة وغريبة اقترحها الفيزيائي Julian Schwinger وهي احتمالية التفسير اعتمادا على فرضية إشعاع كازمير ، وهي تقترح ان الإشعاع الصوتضوئي ربما يكون قد تم توليده بواسطة الفراغ داخل الفقاعة في عملية مشابهة للإشعاع هوكينغ المتولد في أفق الحدث في الثقوب السوداء، وطاقة الفراغ هذه جاءت من النظرية الكوانتية والتي تفترض أن الفراغ يحوي على جسيمات افتراضية ، وعليه فإن التآثر السريع بين الماء والفراغ داخل الفقاعة ، سيحول الفوتونات التخيلية الموجود في الفراغ داخل الفقاعة إلى فوتونات حقيقية ، وإن صح هذا التفسير على غرابته ، سيكون اول دليل تجريبي على إشعاع الفراغ الكوانتي.

الإنصهار النووي البارد[عدل]

إن الحرارة العالية داخل الفقاعة حثت أحد العلماء " Rusi Taleyarkhan " لإقتراح الإنصهار النووري البارد كتفسير لتلك الظاهرة ، إذ تنصر بعض الذرات المتمركزة في مركز الفقاعة مسببة الإشعاع الضوئي الملحوظ ، و بشّر العالم بأنهم على أعتاب إكتشاف طاقة نظيفة جديدة لاتنضب ، إلا أن الورقة التي نشرها لم تحظَ بقبول المجتمع العلمي .

مراجع[عدل]