Als de pistoolgarnaal een prooi wil uitschakelen, klapt hij z’n schaar met een duizelingwekkende snelheid dicht. Achter het wegschietende water wordt de druk dan zo laag dat er een belletje waterdamp verschijnt. Dat groeit een paar milliseconden en klapt vervolgens met een luide knal en een ultrakorte lichtflits in elkaar, het prooidier versuft of dood achterlatend. De natuurkundigen David Flannigan en Kenneth Suslick zijn nog veel beter in het maken van zulke flitsbelletjes dan de garnaal. De lichtflitsen die zij op de Universiteit van Illinois zagen, verraden dat het in hun experiment heter werd dan 15.000 graden. En dat er dingen gebeurden die niet door hitte alleen te verklaren zijn. Natuurkundigen gaan anders te werk dan garnalen. Ze laten hun belletjes groeien en inklappen door er krachtige geluidsgolven doorheen te jagen. Die golven creëren enorme plaatselijke drukverschillen in de vloeistof, waarop de bellen hun bizarre gedrag gaan vertonen. In minder dan een tienduizendste seconde wordt hun inhoud duizendmaal zo klein. Het inklappen gaat zo snel, dat er precies in het midden een torenhoge druk en een enorme hitte ontstaan. Door de hitte komen elektronen van de atomen in het gasbelletje even wat verder van hun kern af te staan. Onmiddellijk daarna vallen ze weer terug onder het uitzenden van een foton, een lichtdeeltje. Al die fotonen samen vormen de lichtflits. Flannigan en Suslick bestudeerden het gedrag van één bel tegelijk en wilden die zo heet mogelijk maken. Ze gebruikten een belletje van het edelgas argon in supergeconcentreerd zwavelzuur. Die vloeistof verdampt nauwelijks, waardoor de bel heel zuiver blijft. Hij is bovendien stroperig, en dat zorgt voor een mooie ronde bel. Hoe meet je de temperatuur van zoiets heets en kleins? Net als sterrenkundigen dat doen: je leidt hem af uit het emissiespectrum, de golflengten van het vrijkomende licht. Dat was met inklappende bellen tot nu toe niet goed gelukt, omdat de flitsen niet sterk genoeg waren. Die van Flannigan en Suslick waren dat wel. Aan hun lichtflitsen konden ze zien dat de temperatuur in het argonbelletje opliep tot ongeveer 15.000 graden, een stuk heter dan het oppervlak van de zon. Bovendien zagen ze dat er uit het zwavelzuur zuurstofionen waren ontstaan, setjes van twee zuurstofatomen die positief geladen zijn doordat ze een elektron missen. Die zuurstofionen kunnen niet door hitte gevormd zijn, want als je energie op die manier toevoert, zullen twee zuurstofatomen elkaar eerder loslaten dan dat ze een elektron laten gaan. De energie moet daarom in een enkele klap zijn aangekomen. En die komt in dit geval waarschijnlijk van een botsing met een elektron, aldus de onderzoekers. Een elektron dat volgens hen uit de kern van het belletje komt, waar het argon zich niet meer als gas, vloeistof als vaste stof gedraagt, maar als de vierde fase: plasma. Daarbij kunnen elektronen zich veel vrijer bewegen dan in de andere toestanden. “Flannigan en Suslick zien precies wat we een paar jaar geleden al hadden voorspeld”, zegt Detlef Lohse, hoogleraar warmte- en stromingsleer aan de Universiteit Twente.“Nadat we met de theorie zo ver waren gekomen, zijn we opgehouden met onderzoek aan imploderende bellen, net als de meeste collega’s. Veel valt er namelijk niet meer aan te ontdekken. Hoewel deze bevestiging natuurlijk heel mooi is.” Sterren als de zon bestaan uit plasma. En in het binnenste daarvan vindt kernfusie plaats. In imploderende gasbellen ook, beweerden de Amerikaanse natuurkundige Rusi Taleyarkhan en vijf collega’s drie jaar geleden in Science. Hun idee werd direct weggehoond. Vakgenoten vonden de kwaliteit van het onderzoek ver onder de maat en noemden de suggestie dat er kernfusie in imploderende gasbellen zou optreden onzinnig. Lohse is er ook heel stellig in: “Kernfusie? No way! Daarvoor moet het rond de honderd miljoen graden zijn, en dat is in zo’n bel totaal niet aan de orde.” Een oneindige energiebron zit er dus niet in. Maar misschien kunnen de hete bellen wel als minieme reactievaatjes worden ingezet, denkt Lohse. “Je zou ze bruikbaar kunnen maken voor chemische reacties waarbij extreme druk en temperatuur nodig zijn.” Elmar Veerman David J. Flannigan en Kenneth S. Suslick: “Plasma formation and temperature measurement during single-bubble cavitation”, Nature, 3 maart 2005 Detlef Lohse: “Cavitation hots up”, Nature, 3 maart 2005