Sonoluminiscencia: donde el sonido y la luz se encuentran

Conchita GarciaAbr 21, 2024

Una célula solar convierte la luz solar en electricidad. El motor de un automóvil convierte el calor de la gasolina quemada en movimiento mecánico. Una batería convierte reacciones electroquímicas en energía. Hay muchos tipos de transformación de energía, pero una de las más intrigantes es la sonoluminiscencia, un fenómeno en el que las burbujas convierten el sonido en luz.

La sonoluminiscencia se observó por primera vez en la década de 1930, cuando los reveladores de placas fotográficas aplicaron ondas ultrasónicas (ondas sonoras que no podemos oír) a una película fotográfica y notaron que se volvía brumosa. Descubrieron que se habían acumulado burbujas en el líquido de revelado fotográfico y sospecharon una conexión entre la película empañada y las burbujas.

Su sospecha era correcta. La presión acumulada por las ondas ultrasónicas pulsantes generó burbujas en el líquido. En el momento antes de que las burbujas estallaran, absorbieron la energía de las ondas de ultrasonido y emitieron esta energía como un estallido de luz bajo la segunda. La luz generada por este proceso, llamado sonoluminiscencia de múltiples burbujas (MBSL), dejó pequeñas manchas en la película fotográfica, provocando la aparición de una neblina.

En estudios posteriores sobre sonoluminiscencia, los científicos experimentaron con diferentes parámetros, como la frecuencia de las ondas sonoras y la presión acumulada en el líquido. En la década de 1990, un investigador modificó las condiciones para crear una burbuja grande en lugar de muchas pequeñas. Cuando esta burbuja grande y estable absorbió energía sonora justo antes de estallar, produjo una serie de luces azules parpadeantes. La luz estroboscópica duró varios días y cada destello individual resultó de un ciclo de ondas de ultrasonido. Este proceso se conoce como sonoluminiscencia de burbuja única (SBSL).

Entonces, ¿cómo se convierte exactamente la energía del sonido en luz? Los científicos todavía están debatiendo esta cuestión y se han propuesto muchas teorías y modelos. El modelo más aceptado es el modelo de punto caliente, que sugiere que la energía de las ondas sonoras hace que el gas dentro de las burbujas se caliente extremadamente, lo que puede crear luz a través de dos posibles mecanismos. La primera es que las moléculas de gas se aceleran dentro de la burbuja a medida que se calientan, y justo antes de que la burbuja explote, este movimiento se transmite en forma de paquetes de luz. La segunda es que la burbuja caliente emite luz según su temperatura, de forma similar a como brillan las estrellas.

Burbujas individuales de sonoluminiscencia.

Los científicos están interesados en comprender más sobre las condiciones físicas y químicas dentro de una burbuja que estalla para poder utilizar la sonoluminiscencia para interesantes aplicaciones terapéuticas, de diagnóstico y de investigación. Las ondas de ultrasonido pueden penetrar profundamente para alcanzar los tejidos del cuerpo que las fuentes de luz estándar no pueden. Por lo tanto, la sonoluminiscencia se puede utilizar para generar burbujas en los fluidos corporales que producen luz para activar fármacos. En un estudio, los investigadores utilizaron sonoluminiscencia para iluminar un fármaco activado por luz que se dirige a las células cancerosas. Según el estudio, la luz emitida durante el proceso de sonoluminiscencia también se puede utilizar para obtener imágenes de tejidos específicos del cuerpo para ayudar a diagnosticar enfermedades.

Además, dado que las condiciones químicas de las burbujas influyen en la cantidad de luz que se emite durante la sonoluminiscencia, los científicos pueden medir la luz para conocer mejor la composición química del líquido. En un estudio, los científicos observaron una correlación entre la cantidad de sonoluminiscencia y la cantidad de argón y oxígeno en varias muestras.

Aunque la sonoluminiscencia aún no está lista para uso terapéutico o diagnóstico directo, es objeto de estudios de investigación activos. Quizás otra observación inesperada produzca un nuevo y emocionante desarrollo en esta efervescente historia científica.

Referencias: