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聲致發光是指當聲波穿過液體並導致氣泡膨脹和破裂時產生光的過程,今年早些時候,它成為一場激烈的科學辯論的中心。一個研究團隊報告說,他們利用這種現象使用臺式裝置實現了核聚變,這一說法很快遭到質疑。現在,新的研究進一步質疑了這些說法。根據今天發表在《自然》雜誌上的一份報告,科學家們直接測量了單個氣泡在聲致發光時的反應速率,研究結果表明,所謂的“氣泡聚變”是“極不可能的”。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的尤里·T·季堅科和肯尼斯·S·蘇斯利克研究了在超聲作用下水中的單個氣泡,並首次建立了坍塌球體的能量清單。該團隊計算出,大部分聲能轉化為機械能,從而在氣泡周圍的液體中產生運動。只有不到百萬分之一的聲能轉化為光,而化學反應發生的能量是其一千倍,這些化學反應發生在囊泡內。具體而言,科學家們測量了由氣泡的所謂聲空化產生的羥基自由基和亞硝酸根離子的產量。由於需要能量來驅動這些化學轉化,因此可用於將氣泡內部溫度升高到發生核聚變所需的強度的能量就更少了。“一些研究人員認為,空化氣泡內的條件可能足夠熱,並且具有足夠高的壓力來產生核聚變,”蘇斯利克說。“但我們已經表明,化學反應發生在坍塌的氣泡內,這限制了空化過程中可用的能量。” 然而,他補充說,某些液體(如熔鹽或液態金屬)中的氣泡可能會達到核聚變所需的高溫,因此不能“在目前排除聲聚變的可能性”。
在隨附的評論中,荷蘭特溫特大學的德特勒夫·洛澤寫道,“儘管聚變可能遙不可及,但聲致發光氣泡還有其他用途。” 他特別指出,由於氣泡內的溫度接近太陽表面的溫度,壓力高達海底附近的壓力,因此氣泡可用作受控高溫反應室,以研究極端條件下的反應速率。