De la sonoluminescence vers la sonofusion?

[EspritTordu]

Bonjour,

Voici un lien, sur la sonoluminescence, ou la production de lumière dans de l'eau !

http://fr.wikipedia.org/wiki/Sonoluminescence

il est dit :

La mesure du spectre de la lumière laisse présumer une température dans la bulle d'au moins 20 000 kelvin

Comment mesure-t-on la température à partir d'un spectre s'il vous plaît?

Voici d'autres liens avec des illustrations :
http://techmind.org/sl/
http://www.phytem.ens-cachan.fr/tele...nce%202005.pdf

Plus on diminue la cloche de verre, cela à-t-il une influence sur l'expérience de sonoluminescence, sur son efficacité?
Pour augmenter la puissance de la sonoluminescence, ne faut-il pas seulement augmenter drastiquement l'amplitude de l'onde stationnnaire à l'intérieur du piège de verre? Il n'y a donc pas de limite le but est d'avoir une bulle qui s'effondre sur elle-même la plus grande possible, non?
Lorsqu'on porte un verre à sa fréquence propre, ne le brise-t-on pas?

Peut-on atteindre des températures titanesques, la gamme de celles de la fusion ou non?

Merci d'avance pour vos éclaircissements!
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[Deedee81]

Salut,

Comment mesure-t-on la température à partir d'un spectre s'il vous plaît?

Pour un rayonnement thermique, en comparant au spectre du corps noir. Avec des raies d'émission, en regardant l'énergie correspondante et en déduisant l'énergie thermique nécessaire à l'excitation.

Peut-on atteindre des températures titanesques, la gamme de celles de la fusion ou non?

Cela a déjà été spéculé mais (comme les doutes indiqués dans Wikipedia l'indiquent) cela est contesté. Aucune émission de neutrons (toujours en cas de fusion) n'a jamais été détectée (du moins à ma connaissance. Dans la fusion froide, une telle émission avait été détectée puis contestée car l'émission était à la limite de précision des détecteurs).

[EspritTordu]

Puisque la nouveauté dans les années 90 à ce sujet, c'est la mise au point d'une expérience pour "piéger" les bulles de lumières et les contraindre à rester à une position exacte, pourquoi n'est-il pas envisager d'y introduire une sorte d'électrode pour savoir ce qui se passe dans la bulle, dans la mesure que l'eau constitue paradoxalement une bouclier, nous rendant un peu aveugle de ce qui se passe à l'intérieur ? Ne serait-ce pas un moyen de déterminer la vraie température, de fixer le véritable spectre émis?

Une question me turlupine : si la fusion est possible, alors l'engin produit de l'énergie, mais n'est-ce pas négligeable vu la taille de la bulle? Ne faudrait-il pas des milliers de bulles pour que l'énergie fournie soit intéressante?

Si on augmente l'amplitude de l'onde générant la dépression de la bulle, on augmente la pression à l'intérieur de la bulle et donc la température, non? Il ne doit pas avoir beaucoup de difficulté à augmenter l'amplitude? Y-a-t-il quelque chose qui freine à l'augmentation de l'amplitude de l'onde génératrice?

[Deedee81]

Salut,

Puisque la nouveauté dans les années 90 à ce sujet, c'est la mise au point d'une expérience pour "piéger" les bulles de lumières et les contraindre à rester à une position exacte, pourquoi n'est-il pas envisager d'y introduire une sorte d'électrode pour savoir ce qui se passe dans la bulle, dans la mesure que l'eau constitue paradoxalement une bouclier, nous rendant un peu aveugle de ce qui se passe à l'intérieur ? Ne serait-ce pas un moyen de déterminer la vraie température, de fixer le véritable spectre émis?

C'est peut-être envisagé ?

Une question me turlupine : si la fusion est possible, alors l'engin produit de l'énergie, mais n'est-ce pas négligeable vu la taille de la bulle? Ne faudrait-il pas des milliers de bulles pour que l'énergie fournie soit intéressante?

Bon, pour moi le "si" reste problématique mais ta remarque reste très bonne. Note qu'il y a aussi la fréquence qui importe.

Quelle est la taille des bulles ?

Si on augmente l'amplitude de l'onde générant la dépression de la bulle, on augmente la pression à l'intérieur de la bulle et donc la température, non? Il ne doit pas avoir beaucoup de difficulté à augmenter l'amplitude? Y-a-t-il quelque chose qui freine à l'augmentation de l'amplitude de l'onde génératrice?

Là, je ne m'avancerai pas.

Y a-t-il un spécialiste de la sonoluminescence dans la salle pour nous sonoéclairer ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2c6a0bae]

Justement, je discutai un peu de cela avec un ami.


http://www.deas.harvard.edu/brenner/...gh_Plesset.pdf
Page 7 ( 177 sur le doc), le graph te donne la resolution de l'equation de Rayleigh plesset, tu as un collapse de ta bulle à quoi, 2µm ... va mettre un detecteur là dedans, c'est impossible, en plus ca perturbera completement ton système.


Pour l'amplitude, je ne m'avance pas non plus. Il faudrait, selon les notations de l'article, regarder le comportement en fonction de p... Déja, cela permettrait d'avoir une idée de l'évolution de du rapport rayon/amplitude de l'onde.

A noter que pour intégrer RP, il faut au moins du rk6 pour ceux qui veulent s'ammuser.

[obi76]

C'est bête le code sur lequel je bosse est en rk6 pour l'espace et 3 pour le temps, mais ça ne gère pas les interfaces diphasiques (ni l'accoustique). Qui sait, peut être pendant ma thèse

[Deedee81]

Bonjour,

tu as un collapse de ta bulle à quoi, 2µm ... va mettre un detecteur là dedans, c'est impossible, en plus ca perturbera completement ton système.

Merci de l'info. Ca répond aussi à l'autre question d'esprittordu. 2 microns c'est fort peu, surtout vu la densité. C'est pas de la fusion inertielle ici (bien que je persite en disant que j'ai des doutes énormes sur la sonofusion tout court, y sont où les neutrons ?)

[obi76]

On a déjà comparé le spectre de l'émission lumineuse au spectre OH + H ou au spectre H² + O ?

[EspritTordu]

Page 7 ( 177 sur le doc), le graph te donne la resolution de l'equation de Rayleigh plesset, tu as un collapse de ta bulle à quoi, 2µm

C'est le schéma par excellence de la sonoluminescence : on le retrouve partout! Dans le second lien que je donne, au lieu d'être théorique, il est même expérimental.

va mettre un detecteur là dedans, c'est impossible, en plus ca perturbera completement ton système

Oui cela va pertuber le système dans tout les cas. A quel principe quantique cela ressemble-t-il? J'arrive plus à mettre la main dessus...
Mais 2 micromètres, ce n'est pas la mer à boire(), on fait bien des aiguilles pour des microscope à effet tunnel... Le hic, c'est que si on à des températures au minimum de 10000K, cela va vite fondre, non?
En fait introduire un détecteur de plus en plus à la périphérie de la bulle effondrée, toujours en restant dans l'eau avoisinante, ne pourrait-il pas être déjà instructif?

Si on a des températures si élevées, comment cela se propage-t-il dans l'eau?Cela se propage-t-il d'ailleurs : constate-t-on une hausse de la température de l'eau ambiante in fine?

Pour l'amplitude, je ne m'avance pas non plus. Il faudrait, selon les notations de l'article, regarder le comportement en fonction de p... Déja, cela permettrait d'avoir une idée de l'évolution de du rapport rayon/amplitude de l'onde

C'est vrai que la pression rentre en compte dans la formule RP, mais si on reste au plus près des conditions normales, à la pression atmosphérique, l'amplitude de l'onde stationnaire du piège permet de jouer sur la force de dépression de la bulle, et donc de l'inertie de l'effondrement de la bulle si je comprends bien le phénomène? N'est-ce pas l'amplitude qui risque de briser le verre de la sphère d'eau?

A noter que pour intégrer RP, il faut au moins du rk6 pour ceux qui veulent s'ammuser

Qu'est-ce que rk6, une sorte de mapple?

Note qu'il y a aussi la fréquence qui importe

Je ne comprends pas bien l'influence de la fréquence dans l'expérience. Je comprends que pour le piège la fréquence des ultrasons doit être la fréquence propre du piège de verre de manière à obtenir une onde stationnaire (d'ailleurs dans mon second lien, dans le lien FAQ à la fin, il est précisé comment calculer la fréquence propre du piège du verre; en fonction de la taille de la sphère de verre, on peut même aller des ultrasons aux sons audibles). Aussi la fréquence doit être élévée pour avoir une dépression-pressurisation de la bulle qui soit rapide : notamment si on accepte les théories de l'onde de choc ou de compression pseudo-adiabatique.


En fouillant sur internet, j'ai trouvé ce genre de calcul, basé sur la compression adiabatique et les émissions nucléaires : http://home.fuse.net/clymer/snf/calc.html

C'est assez amusant, le résultat final proposé : comment évacuer autant de chaleur, d'autant plus qu'il semblerait que plus l'eau est froide, mieux la pression est transmise dans la bulle, plus efficace est la sonoluminescence.

Les tailles de bulles semblent petites du micro au nano mètre : il faut une loupe pour les distinguer ! Mais ce qui est intéressant, c'est leur variation durant le phénomène. Dans le pdf il me semble, il est dit que le volume de la bulle initial peut grandir jusqu'à un ratio de +1000.
Voici un film sur les bulles :
http://www.scs.uiuc.edu/suslick/imag...le.2cycles.mpg

On a déjà comparé le spectre de l'émission lumineuse au spectre OH + H ou au spectre H² + O ?

D'après ce que j'ai lu, le spectre déterminé à l'extérieur de la bulle s'étend de l'ultraviolet aux infrarouges et est continu. Mais certains spécialistes suppose que l'eau entre la bulle lumineuse et le détecteur constitue un bouclier ne laissant pas passer les ondes de plus petites longueur d'onde.

Hiller [3,4] a montré en 1992 que le spectre d'un SBSL est continu et ne présente pas de raies
caractéristiques (figure 2). La lumière bleutée de cette expérience possède un large spectre qui s'étend de
l’infrarouge à l'ultraviolet, jusqu'à des longueurs d'onde de 190 nanomètres (en réalité, ce sont les
longueurs d'ondes les plus petites qui peuvent se propager dans l'eau et certains chercheurs tentent de
savoir si la sonoluminescence ne pourrait pas produire d'autres longueurs d'onde plus courtes). Il a été
aussi montré expérimentalement que la durée du pulse de lumière est identique pour toutes les longueurs
d'onde

(issu de http://www.phytem.ens-cachan.fr/tele...nce%202005.pdf)

[obi76]

rk6 = Runge Kutta d'ordre 6, c'est en fait une décomposition en avancement pour la résolution des équa diff au 6° ordre (enfin pour simplifier, après il y a des histoires de coeff, de RK à moindre mémoire selon ces coeffs etc).

[invite74a6a825]

Bonjour,

Pb exprimé par EspritTordu
"dans la mesure que l'eau constitue paradoxalement une bouclier, nous rendant un peu aveugle de ce qui se passe à l'intérieur"

ne serait il pas utile d'utiliser un lazer comme sonde ?

Il me semble que dans l'eau il n'est pas trop absorbé par contre son interaction avec la lumière émise pourait nous renseigner sur sa nature au voisinage de la bulle.

http://www.em2c.ecp.fr/nano/nano-opt...ieu-diffusant/

[invitec458bd28]

Si on augmente l'amplitude de l'onde générant la dépression de la bulle, on augmente la pression à l'intérieur de la bulle et donc la température, non? Il ne doit pas avoir beaucoup de difficulté à augmenter l'amplitude? Y-a-t-il quelque chose qui freine à l'augmentation de l'amplitude de l'onde génératrice?

Là, je ne m'avancerai pas.

Y a-t-il un spécialiste de la sonoluminescence dans la salle pour nous sonoéclairer ?

Bonjour,

Je ne suis pas spécialiste de la SL à proprement parler, mais je travaille sur la cavitation acoustique et nous avons déjà monté des manips de lévitation de bulle unique. Je vais donc essayer de vous sono-éclairer

Concernant l'amplitude de l'onde stationnaire, non on ne peut pas l'augmenter indéfiniment. Il y a plusieurs "prédateurs":

1- les instabilités surfaciques. Au delà d'une certaine amplitude, la surface de la bulle devient non-sphérique (ça fait des bosses et des creux) et ces instabilités s'amplifient pour finir par casser la bulle (le mode 2 est le plus instable). En pratique au-dessus d'une amplitude crête de 1.5 bar, impossible de stabiliser une bulle. La théorie permet de calculer ce seuil de stabilité et les résultats sont en accord avec l'expérience.

2- la force qui maintient la bulle en lévitation, et s'oppose à sa remontée par
la force d'Archimède est attractive au centre (au ventre de l'onde) jusqu'à une amplitude donnée (environ 1.75 bar). Ensuite elle devient répulsive. Donc même si la bulle survivait à ses instabilités elle serait éjectée un peu plus tard.

3- un problème technologique: le récipient (ballon ou cylindre ou cube selon les cas) oscille, et le verre apprécie moyennement des oscillations de trop grande amplitude. Des harmoniques apparaissent alors et on ne transfère plus d'énergie au liquide. Je n'ai jamais poussé au-delà pour voir ce qui se passe...

Plusieurs auteurs ont envisagé des solutions pour avoir des températures plus élevées.
Déjà travailler avec du xénon, gaz monoatomique donc qui chauffe plus dans la compression, et de tous les gaz rares c'est le moins conducteur de la
chaleur.

Ensuite travailler dans de l'eau froide. Ca s'explique comme suit: dans la phase de détente, de l'eau s'évapore dans la bulle. Cette eau se mélange au gaz et comme la vapeur est triatomique, elle limite l'échauffement lors de la compression. De plus les liaisons OH sont fragiles et cassent, ce qui consomme de l'énergie. Donc moins on évapore d'eau dans la détente, plus l'implosion sera chaude. Ce serait pire avec un solvant plus volatil, et on peut se demander (je ne suis pas le seul) pourquoi les expérimentateurs de la sonofusion ont choisi l'acétone. Il vaut mieux de l'acide sulfurique (cf. Suslick) par exemple.

Certains ont essayé de diminuer la fréquence, ce qui permet d'augmenter le rayon maximum, ce qui irait dans le bon sens. Malheureusement plus la détente est longue, plus on évapore d'eau. Et on retourne au point précédent.
En pratique on trouve un optimum vers 15 kHz (au lieu de classiquement 20-30)

Concernant les simuls de l'équation RP ou ses dérivées, ce n'est pas si facile... Quelques conseils:

- l'implosion est très dure à "passer" (constante de temps très courte).
Il vaut mieux donc un solveur de systèmes stiff, style Gear ou autre que RKn.
- utilisez plutôt Keller, c'est plus réaliste pour la fin du collapse, et ça passe mieux numériquement.
- la règle d'or: adimensionnaliser l'équation. c'est beaucoup plus stable numériquement.

Je m'arrête là pour l'instant.

[invite2c6a0bae]

Bonjour,


1- les instabilités surfaciques. Au delà d'une certaine amplitude, la surface de la bulle devient non-sphérique (ça fait des bosses et des creux) et ces instabilités s'amplifient pour finir par casser la bulle (le mode 2 est le plus instable). En pratique au-dessus d'une amplitude crête de 1.5 bar, impossible de stabiliser une bulle. La théorie permet de calculer ce seuil de stabilité et les résultats sont en accord avec l'expérience.

Bonjour,

Ces instabilités, ce sont bien des instabilités de rayleigh taylor, comme pour les fillets d'eau qui se cassent en gouttes ?

François

[obi76]

oui mais je crois qu'il doit y avoir un autre phénomène.
Vu la taille des instabilités de Rayleight Taylor, je pense que la taille des gouttes est bien faible face à ces instabilités.

Il doit y avoir autre chose (sauf si la différence de pression produite par l'acoustique est vraiment grande)

[invitec458bd28]

Il y a bien du Rayleigh-Taylor lorsque la bulle freine à la fin de l'implosion.
Mais des simulations fines montrent que l'effet de cette dernière instabilité
est très diminuée si on prend en compte les pertes thermiques, qui amortissent
l'implosion.

Il y a un deuxième mécanisme, d'amplification paramétrique (équation type Hill), qui agit ou bien d'une période à la suivante, ou bien lors des rebonds
consécutifs à l'implosion. Celui-là par contre n'est pas lié à la violence du collapse, mais à un transfert d'énergie du mode radial vers les modes supérieurs, accumulatifs d'une période, ou d'un rebond à l'autre.

Dans tous les cas, pour les config type bulle unique, le mode 2 est toujours le plus instable.

Pour finir, les modèles calculant les seuils de ces deux instabilités., avec divers raffinements, sont là encore en bon accord avec l'expérience.

[EspritTordu]

merci olouis pour ces intéressantes précisions.

2- la force qui maintient la bulle en lévitation, et s'oppose à sa remontée par
la force d'Archimède est attractive au centre (au ventre de l'onde) jusqu'à une amplitude donnée (environ 1.75 bar). Ensuite elle devient répulsive. Donc même si la bulle survivait à ses instabilités elle serait éjectée un peu plus tard.

Je ne comprends pas très bien, pouvez-vous être plus précis s'il vous plaît? J'avais compris que la bulle restait en position dans le piège uniquement en raison des ondes "sphériques"?

3- un problème technologique: le récipient (ballon ou cylindre ou cube selon les cas) oscille, et le verre apprécie moyennement des oscillations de trop grande amplitude. Des harmoniques apparaissent alors et on ne transfère plus d'énergie au liquide. Je n'ai jamais poussé au-delà pour voir ce qui se passe...

Si l'énergie ne va plus au liquide, où va-t-elle alors?
La taille du ballon importe peu (tant que l'onde reste stationnaire)?
Cela change beaucoup de chose, si le ballon n'est pas en verre, mais en métal ou dans un autre matériau?

les expérimentateurs de la sonofusion ont choisi l'acétone

D'après ce que j'ai lu, ce n'est pas de l'acétone véritablement qui est mis en oeuvre, mais un dérivé où l'hydrogène est remplacé par le fameux deutérium. Au lieu de 2 deutérium de l'eau, il fournit 6 par molécule.

[EspritTordu]

Comment se comporte la bulle, si la fréquence est variable?

[invitec458bd28]

Je ne comprends pas très bien, pouvez-vous être plus précis s'il vous plaît? J'avais compris que la bulle restait en position dans le piège uniquement en raison des ondes "sphériques"?

Il suffit d'avoir une onde stationnaire avec un ventre de pression au centre, on peut faire la manip dans des cellules cubiques ça marche aussi. Matula à même une très belle photo avec un bulle SL au centre d'un verre de Coca (sorry pour la pub ).

La force qui s'exerce sur la bulle est une moyenne sur une période de la force d'Archimède généralisée: un corps (la bulle) dans un liquide en accélération subit (entre autres) la force que subirait une sphère de fluide le remplaçant, et cette force instantanée vaut où densité du fluide, est le volume de la bulle et l'accélération du fluide. Les deux étant périodiques, la moyenne de leur produit (appelée force de Bjerknes de type 1) est non nulle sur une période, et le sens de la moyenne est une question de phase entre les deux. On montre qu'une bulle inertielle (celles qui gonflent puis implosent) est attirée par le ventre de pression de l'onde tant que la phase d'expansion de la bulle ne va pas trop loin dans la période acoustique, mais repoussée au-delà.

Si l'énergie ne va plus au liquide, où va-t-elle alors?

Bonne question... Sans trop m'avancer, je dirais en énergie de déformation
du verre, et en énergie acoustique radiée vers l'air environnant. Il doit y avoir des phénomènes complexes dans le matériau (génération de sous-harmoniques) car il se met en général à siffler de façon très désagréable...

La taille du ballon importe peu (tant que l'onde reste stationnaire)?
Cela change beaucoup de chose, si le ballon n'est pas en verre, mais en métal ou dans un autre matériau?

La taille du ballon est fixée par la fréquence de travail. Pour exciter le premier mode d'oscillation du volume de liquide, afin d'avoir un ventre de pression au centre et un noeud (ou presque) de pression sur les parois, il faut
par exemple pour une sphère, on ait , où c vitesse du son dans l'eau (1500 m/s) D diamètre de la sphère. Diamètre plus petit => fréquence plus élevée. Le ballon peut être en autre chose que du verre (certains ont fait des cellules en alu je crois, avec des hublots), mais il faut que les parois soient suffisamment fines pour pouvoir vibrer. Le point important, et difficile à admettre, est que dans le mode excité, toutes les parois vibrent en phase, un peu à la manière d'un poumon. Les déplacements sont très faibles, mais les accélérations sont très élevées.

D'après ce que j'ai lu, ce n'est pas de l'acétone véritablement qui est mis en oeuvre, mais un dérivé où l'hydrogène est remplacé par le fameux deutérium. Au lieu de 2 deutérium de l'eau, il fournit 6 par molécule.

Oui je crois (n'étant pas spécialiste) que ce choix est relatif à la réaction de fusion, mais ça ne change rien à la volatilité le composé deutéré est je crois aussi volatil que l'acétone. Suslick a eu une excellente idée avec l'acide sulfurique, qui lui est peu volatil.

Comment se comporte la bulle, si la fréquence est variable?

Il y a une influence a plusieurs niveaux, outre le problème de taille de la cellule. En gros, plus on augmente la fréquence, plus la phase d'expansion est limitée et moins l'implosion sera énergétique (aux problèmes d'évaporation près, mentionnés plus haut). Le domaine de stabilité vis à vis des déformations surfaciques est aussi moins grand à haute fréquence si je me souviens bien.

Cordialement,

[EspritTordu]

Les deux étant périodiques, la moyenne de leur produit (appelée force de Bjerknes de type 1) est non nulle sur une période, et le sens de la moyenne est une question de phase entre les deux. On montre qu'une bulle inertielle (celles qui gonflent puis implosent) est attirée par le ventre de pression de l'onde tant que la phase d'expansion de la bulle ne va pas trop loin dans la période acoustique, mais repoussée au-delà.

hummmm...Vous voulez-dire que si l'inertie du gonflement de la bulle est plus forte que la force de compression du liquide environnant, la poussée d'archimède reprend ses droits sur la bulle?

Je pensais à une fréquence périodiquement variable : ne serait-ce pas une solution pour avoir des gaz qui se compriment sur leur inertie alors que l'enveloppe de l'eau elle s'agrandit? Qu'il y a un déphasage entre les deux phases?

[invitec458bd28]

hummmm...Vous voulez-dire que si l'inertie du gonflement de la bulle est plus forte que la force de compression du liquide environnant, la poussée d'archimède reprend ses droits sur la bulle?

Pas tout-à-fait... Le gonflement (et l'implosion) sont inertiels, pour des excitations suffisantes, notamment celles utilisées pour faire de la SL, de la sonochimie etc... Par inertiel, on entend l'inertie du liquide, pas du gaz.
Ce dernier suit instantanément le mouvement d'expansion et d'implosion (sauf éventuellement à la fin voir ci-dessous), c'est d'ailleurs pour cela que l'hypothèse de pression uniforme dans la bulle pour l'équation de Rayleigh-Plesset et autres fonctionne si bien.

Ensuite il est clair que la longueur de la phase d'expansion va influer sur la moyenne temporelle (incluant le volume) mise en jeu dans la force de Bjerknes. A tel point que cette force s'inverse au delà d'une certaine amplitude, qui est de toute façon supérieure au seuil de fragmentation. Cette répulsion n'intervient que dans les champs de cavitation multibulles. Les
bulles sont alors repoussées par les ventres et vont se stabiliser au point où la force s'inverse, un peu plus loin

Le Archimède classique ne reprend pas le dessus, il est trop petit devant les forces de Bjerknes

Je pensais à une fréquence périodiquement variable : ne serait-ce pas une solution pour avoir des gaz qui se compriment sur leur inertie alors que l'enveloppe de l'eau elle s'agrandit? Qu'il y a un déphasage entre les deux phases?

Non comme je l'ai dit, le gaz a une inertie trop faible pour cela. Il y a une exception: à la fin de l'implosion l'accélération est telle qu'une onde de choc convergente dans le gaz est susceptible de se décrocher de la paroi de la bulle et d'aller converger au centre de la bulle. La densification d'énergie
serait alors extraordinaire au centre, et dans ce contexte, les pionniers de la sonofusion ont calculé des températures théoriques de l'ordre du million de K, d'où l'idée de la sonofusion (dans les années 95). Hélas il a été ensuite prouvé que ces ondes de chocs étaient peu susceptible d'apparaître et n'étaient pas requises de toutes façons pour expliquer les propriétés du flash SL. L'idée n'a pas été abandonnée totalement, mais elle est beaucoup moins "chaude" qu'il y a 10 ans.

J'espère que j'ai été clair... le domaine est extrêmement vaste et souvent contre-intuitif... et intéressant à ce titre.

[EspritTordu]

Vous-voulez dire qu'aujourd'hui, que les compressions adiabatiques ont le vent en poupe, et que l'idée d'avoir des millions de degrés est devenue caduque?

2- la force qui maintient la bulle en lévitation, et s'oppose à sa remontée par
la force d'Archimède est attractive au centre (au ventre de l'onde) jusqu'à une amplitude donnée (environ 1.75 bar). Ensuite elle devient répulsive. Donc même si la bulle survivait à ses instabilités elle serait éjectée un peu plus tard.

Ensuite il est clair que la longueur de la phase d'expansion va influer sur la moyenne temporelle (incluant le volume) mise en jeu dans la force de Bjerknes. A tel point que cette force s'inverse au delà d'une certaine amplitude, qui est de toute façon supérieure au seuil de fragmentation. Cette répulsion n'intervient que dans les champs de cavitation multibulles

Cette instabilité de la bulle n'intervient donc pas dans le cas du piège sphérique donc? Ainsi, à ce sujet, l'amplitude de l'onde génératrice peut croitre dans ce cas précis, n'est-ce pas?

Hélas il a été ensuite prouvé que ces ondes de chocs étaient peu susceptible d'apparaître et n'étaient pas requises de toutes façons pour expliquer les propriétés du flash SL.

C'est-à-dire s'il vous plaît?

[invitec458bd28]

Cette instabilité de la bulle n'intervient donc pas dans le cas du piège sphérique donc? Ainsi, à ce sujet, l'amplitude de l'onde génératrice peut croitre dans ce cas précis, n'est-ce pas?

Oui, c'est cela. C'est l'instabilité surfacique qui tue la bulle vers 1.5 bar. L'autre n'interviendrait qu'après.

Vous-voulez dire qu'aujourd'hui, que les compressions adiabatiques ont le vent en poupe, et que l'idée d'avoir des millions de degrés est devenue caduque?

Ainsi formulé c'est un peu radical, mais il y a de ça... Disons qu'aujourd'hui la compression adiabatique est suffisante pour expliquer la SBSL acoustique et l'équipe de Lohse a fait à peu près le tour du problème de la SBSL d'une bulle de gaz rare (He excepté) dans de l'eau.

Pour revenir sur l'onde de choc, il faut rappeler le contexte historique. La clé est la durée du pulse lumineux. Les premières mesures rapportent 50-100 ps (en 1992). Or le pic de température prédit par l'hypothèse adiabatique prévoit plutôt autour d'1 ns. Il fallait donc élargir la théorie pour rendre compte de cette durée extrêmement faible, et l'homogénéité spatiale de l'intérieur de la bulle a été remise en cause. C'est de là que sont parties les simulations de l'intérieur de la bulle avec Navier-Stokes compressible, et de ces simulations sont sorties une onde de choc convergente à la fin du collapse, des températures de l'ordre du million de K, et un temps caractéristique plus proche des 100 ps.

Deux choses se sont alors produites vers 1996:

1- des mesures plus précises (Gompf) rendent compte d'un pulse lumineux plus large (200-300 ps je crois) que mesuré initialement.

2- des simulations Navier-Stokes prenant en compte le transfert thermique dans la bulle et la viscosité du gaz (Vuong & Szeri). Ces dernières montrent que le raidissement de l'onde pour obtenir une onde de choc n'a pas le temps de ce produire à cause du transfert thermique. Pour faire simple : l'amont du choc (le centre de la bulle) est chaud et évacue donc de l'énergie par conduction vers l'aval (la paroi de la bulle, et le liquide environnant). Donc la vitesse du son est plus élevée en amont, et ce gradient de vitesse du son adverse est défavorable au raidissement. Et plus le collapse est intense, plus c'est vrai parce que la conductivité augmente avec la température.

La compression adiabatique (voir ci-dessous commentaire sur l'acception de ce terme) revient à la mode, et l'équipe de Lohse se lance dans des simulations sur un modèle relativement simple pour établir le domaine de stabilité de la SL. La théorie marche à merveille de ce point de vue, et ils
cherchent à retrouver les 200-300 ps du pulse. Le coprs noir fonctionne mal parce que on constate que la durée du pulse est la même pour toutes les longueurs d'onde, alors que le corps noir prédirait un pulse plus large dans le rouge. Ils montrent alors (et pardonnez-moi, j'atteins les limites de mes connaissances en physique du rayonnement) que le gaz rare dans la bulle est faiblement ionisé (qques % pour T ~ 10000 K), que le mécanisme d'émission est lié aux collisions ions-électrons, ions-atomes ou recombinaison radiative, et que comme la bulle dans sa compression maximale est plus petite (0,4 mu) ou du même ordre de grandeur que la longueur d'onde, elle se comporte comme un émetteur en volume. En gros si je comprends bien, les photons émis au centre ne peuvent pas être réabsorbés par le gaz avant de ressortir de la bulle. En prenant en compte cette correction, ils retrouvent la durée du pulse, son indépendance vis-à-vis de la longueur d'onde et l'intensité du flash SL.

Voilà l'histoire, qui évidemment a été très mouvementée, il faut se mettre à la place des gens qui avaient trouvés du million de K dans les premières simuls, et qui ont été stupéfiés qu'une théorie aussi "simple" donne finalement d'aussi bons résultats. On peut effectivement chipoter plusieurs aspects de cette théorie, qui notamment ne marche pas pour l'hélium, mais pour des raisons annexes. Vous pourrez trouver toute l'histoire dans l'article de revue cité à la fin, ainsi qu'un bon état de l'art sur tous les aspects mentionnés dans ce topic.

Faut-il donc dire adieu à l'onde de choc ? Les derniers résultats sur l'acide sulfurique sont assez différents de ceux pour l'eau. Par ailleurs, on fait maintenant des bulles lasers, beaucoup plus énergétiques que les bulles "acoustiques" (car un Rmax beaucoup plus grand). Le feuilleton n'est donc peut-être pas terminé...

Parenthèse sur l'hypothèse adiabatique: c'est seulement la fin de l'implosion qui est adiabatique. A 20 kHz la détente et le début de l'implosion sont en gros isothermes, et le comportement bascule très brutalement de l'un à l'autre. On peut le prendre en compte simplement dans les simuls en calculant un nombre de Péclet instantané, ou en calculant une longueur de diffusion thermique.

Référence (très riche en références)
M. P. Brenner, S. Hilgenfeldt, and D. Lohse.
Single-bubble sonoluminescence.
Rev. Mod. Phys., 74(2):425–483, 2002.

Cordialement,

[EspritTordu]

Je crois que l'accès à ces articles est restreint pour moi... ils ne sont pas gratuits semblent-ils.

Doit-on croire que la sonoluminescence se limite donc à des dizaines de milliers de degrés seulement, pas de sonofusion envisageable alors?

Les électrons arrachés peuvent-ils être recupérés finalement par l'entremise d'un champ magnétique, en traversant en plus les épaisseurs d'eau jusqu'à des électrodes? C'est un peu à l'image des générateurs MHD (http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_MHD) , ne serait-ce pas un moyen plus direct d'observer ce qui se passe dedans la bulle?

[invitec458bd28]

Je crois que l'accès à ces articles est restreint pour moi... ils ne sont pas gratuits semblent-ils.

Ca peut toujours s'arranger....

Doit-on croire que la sonoluminescence se limite donc à des dizaines de milliers de degrés seulement, pas de sonofusion envisageable alors?

Question trop brulante pour que je me permette d'émettre un avis. Disons
que pour la bulle acoustique de nombreuses études confirment l'ordre de
grandeur 10000 K... (sauf l'acide sulfurique 30000 K en surface semble-t'il)

Les électrons arrachés peuvent-ils être recupérés finalement par l'entremise d'un champ magnétique, en traversant en plus les épaisseurs d'eau jusqu'à des électrodes? C'est un peu à l'image des générateurs MHD (http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_MHD) , ne serait-ce pas un moyen plus direct d'observer ce qui se passe dedans la bulle?

Ca dépasse mes compétences, mais il faut voir que ces électrons ont une durée de vie extrêmement courte. Dès que la température rechute ils se recombinent... Par ailleurs pour les récupérer, il faudrait qu'ils puissent traverser l'eau, et il me semble qu'ils seraient piégés très rapidement par les molécules d'eau. Ensuite n'oublions pas que la bulle contient également de la vapeur d'eau, au moins dissociée en OH° et H° (c'est le principe de la sonochimie), et ces derniers doivent se recombiner aussi avec les e- ....

Cordialement,

PS : merci pour votre intérêt, ça m'a fait réviser....

[EspritTordu]

Affaire à suivre alors...