微小气泡解释了声音发光的谜题

声致发光——声音转化为光的物理现象——如同魔术一般神秘莫测。尽管经过70年的努力，科学家们仍然无法完全解释水中气泡如何将声能聚焦一万亿倍，并喷射出皮秒级的紫外线辐射。最初，物理学家将闪光归因于摩擦。然而，在20世纪80年代后期，他们开始认识到，声波路径中的气泡会膨胀并迅速坍缩——将内部气体加热到比太阳表面更高的温度。他们确定，这种坍缩和高温产生了发光等离子体。

在本周的《物理评论快报》中，来自加州大学洛杉矶分校的 Gary A. Williams 和他的同事们提出了证据，进一步支持了这一理论。研究人员着手解释早期的观察结果，即来自单个气泡的光谱缺少从多个气泡中观察到的分子 OH 的发射线。由于这种差异，一些人认为存在不同的物理机制，并且本质上存在两种声致发光。但 Williams 的小组证明情况并非如此，他们制造了比通常更大的单个气泡，其光谱包含了缺失的发射线。

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尽管研究人员不知道为什么，但他们表示，仅气泡大小似乎就能预测 OH 线，并表明，与对称坍缩的较小单气泡（右上图）相比，多气泡系统中的较大气泡是不稳定的（右下图）。该团队进一步将光谱拟合到黑体辐射曲线，并表明它对应于温度约为 8,000 开尔文的等离子体。“这是对潜在物理现象的很好的联系，”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的 Ken Suslick 告诉《物理评论聚焦》。“而且识别 OH 发射线的能力非常酷。”