Efeito de Sonoluminescência.

Uma estrela na garrafa
Uma luz misteriosa e pontos mais quentes do que a superfície do Sol: é isso que o ultra-som produz num recipiente de água

Por Arthur fischer

Parece mágica. Como se surgisse do nada, um pequeno ponto luminoso aparece na garrafa de água. A luz é fraca. Porém impressionante. Mais impressionante ainda é saber que a temperatura da minúscula fonte luminosa supera a da superfície de uma estrela, variando de 10 mil a um milhão de graus Celsius. O fenômeno não está ocorrendo num inebriante ritual místico, mas num sóbrio experimento científico. Local: o Laboratório de Física Aplicada da Universidade de Washington, em Seattle, Estados Unidos. Protagonista: o físico Thomas Matula, distinguido recente- mente com dois prêmios do governo americano. O efeito, conhecido como sonoluminescência, é provocado pela ação do ultra-som sobre uma minúscula bolha de ar no interior do líquido. Sua interpretação já causou muita polêmica entre os cientistas e até hoje não se chegou a um consenso. Mas, segundo a explicação mais plausível, o fenômeno obedece aos seguintes passos:
1 o ultra-som agita a bolha de ar, fazendo-a crescer de um diâmetro de 5 mícrons (5 milésimos de milímetros) para outro de 50;
2 assim expandida, a bolha passa a ter uma densidade muito baixa, praticamente se confundindo com o vácuo;
3 a pressão externa, exercida pelo meio líquido, torna-se várias vezes maior do que a pressão interna, produzida pelas moléculas de ar;
4 esse desbalanceamento faz com que a bolha imploda numa fração de segundo, passando de 50 para algo entre 0,1 e 1 mícron de diâmetro;
5 o colapso aquece brutalmente as moléculas de ar, gerando as temperaturas da ordem de 10 mil a 1 milhão de graus Celsius;
6 esse superaquecimento faz com que os elétrons das camadas externas dos átomos e moléculas se desprendam;
7 em conseqüência, o gás existente no interior da bolha se transforma num plasma, formado por íons (positivos) e elétrons livres (negativos);
8 o plasma emite um lampejo luminoso;
9 como o fenômeno se repete 30 mil vezes por segundo, a emissão luminosa parece estável aos olhos do observador.

Fusão nuclear
A sonoluminescência é conhecida desde a década de 30. Mas os cientistas nunca atribuíram grande importância a ela, porque, sendo a luz produzida por um grande número de bolhas, o fenômeno apresentava-se de maneira instável, incoerente e imprevisível. A situação mudou radicalmente em 1989, quando Felipe Gaitan, da Universidade do Mississipi, conseguiu isolar uma única bolha de ar num cilindro de água. O fenômeno passou a exibir, então, uma regularidade que provocou vivo interesse entre os cientistas. E é fácil entender o motivo de tanta excitação: ao produzir temperaturas estelares em laboratório, a sonoluminescência pode se transformar num canal para a fusão nuclear (o processo que ocorre nas estrelas e nas bombas de hidrogênio, no qual dois núcleos atômicos leves se juntam para formar um outro mais pesado, liberando nessa operação uma grande quantidade de energia).

O físico William Moss, do Lawrence Livermore National Laboratory, da Califórnia, vem trabalhando arduamente nessa direção. Em seus experimentos, ele substituiu o ar da bolha pelo gás deutério, um isótopo pesado de hidrogênio que é a matéria-prima por excelência das fusões nucleares. "Meus cálculos mostraram que é impossível obter a fusão com a sonoluminescência normal. Ela é demasiadamente instável para isso", afirma Moss. "É preciso acentuar o colapso, engordando a bolha." Para "engordar a bolha", isto é, para fazê-la alcancar o máximo tamanho antes de implodir, Moss e Matula vêm calibrando e recalibrando suas emissões de ultra-som. Até agora, não alcançaram a almejada fusão, mas estão apenas no início das pesquisas.

Mesmo que a fusão seja alcançada (e tudo indica que será), a escala do processo que ocorre no interior da bolha é pequena demais para que a sonoluminescência se transforme numa fonte significativa de energia. Isso não impede, porém, que o fenômeno possa ser utilizado com outras finalidades práticas. Uma delas seria a destruição de substâncias tóxicas nos produtos agrícolas. Com as altíssimas temperaturas alcançadas na sonoluminescência, é possível neutralizar inseticidas poderosos em apenas alguns minutos.

1998 © Popular Science

A bolha cresce
Uma bolha de ar, isolada dentro de uma coluna de água, expande-se ao ser exposta ao ultra-som. Seu diâmetro aumenta de 5 para 50 mícrons

Quase-vácuo
Quando a bolha atinge o volume máximo, o ar em seu interior fica extremamente rarefeito. E a pressão externa torna-se, então, muito maior do que a interna

Colapso e implosão
Numa fração de segundo, a diferença de pressão faz a bolha implodir, reduzindo seu diâmetro para algo entre 0,1 e 1 mícron. A compressão aquece violentamente o ar

Um jato de luz
A temperatura interna atinge um patamar situado entre 10 mil e 1 milhão de graus Celsius - igual à da superfície do Sol . O gás vira um plasma e emite um jato de luz.

Fonte: http://galileu.globo.com/edic/91/conhecimento2.htm