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声致发光是指当声波穿过液体并导致气泡膨胀和破裂时产生光的过程,今年早些时候,它成为一场激烈的科学辩论的中心。一个研究团队报告说,他们利用这种现象使用台式设备实现了核聚变,这一说法很快遭到质疑。现在,新的研究进一步质疑了这些说法。根据今天发表在《自然》杂志上的一份报告,科学家们直接测量了单个气泡在声致发光时的反应速率,研究结果表明,所谓的“气泡聚变”是“极不可能的”。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的尤里·T·季坚科和肯尼斯·S·苏斯利克研究了在超声作用下水中的单个气泡,并首次建立了坍塌球体的能量清单。该团队计算出,大部分声能转化为机械能,从而在气泡周围的液体中产生运动。只有不到百万分之一的声能转化为光,而化学反应发生的能量是其一千倍,这些化学反应发生在囊泡内。具体而言,科学家们测量了由气泡的所谓声空化产生的羟基自由基和亚硝酸根离子的产量。由于需要能量来驱动这些化学转化,因此可用于将气泡内部温度升高到发生核聚变所需的强度的能量就更少了。“一些研究人员认为,空化气泡内的条件可能足够热,并且具有足够高的压力来产生核聚变,”苏斯利克说。“但我们已经表明,化学反应发生在坍塌的气泡内,这限制了空化过程中可用的能量。” 然而,他补充说,某些液体(如熔盐或液态金属)中的气泡可能会达到核聚变所需的高温,因此不能“在目前排除声聚变的可能性”。
在随附的评论中,荷兰特温特大学的德特勒夫·洛泽写道,“尽管聚变可能遥不可及,但声致发光气泡还有其他用途。” 他特别指出,由于气泡内的温度接近太阳表面的温度,压力高达海底附近的压力,因此气泡可用作受控高温反应室,以研究极端条件下的反应速率。