Wie auch immer die Antworten auf diese Fragen ausfallen werden – das Phänomen der Sonoluminiszenz muß sich mit dem Begriffsapparat lang bekannter, etablierter Gebiete wie Quantenmechanik, Hydro- und Thermodynamik erklären lassen; es gibt hier kein neues Teilchen, das – hätte man es denn gefunden – alles erklären könnte. Möglicherweise ist einer der beteiligten Prozesse schon dingfest gemacht: Anscheinend läßt eine durch den Ultraschall provozierte Schockwelle die Blasenwand in Richtung Zentrum implodieren – und zwar laut Experiment mit einer Geschwindigkeit von mindestens ein bis zwei Kilometern pro Sekunde; glaubt man Modellrechnungen, sind es sogar bis zu acht Kilometer pro Sekunde. Mag dieses spezielle Son-et-lumière-Spektakel auch winzig sein – bei genauer Betrachtung macht es einen unvergleichlich gewalttätigeren Eindruck als seine großen touristischen Geschwister.

Mit der Bildung einer Schockwelle allein läßt sich die Sonoluminiszenz nicht vollständig beschreiben. Es müssen noch andere Mechanismen beteiligt sein; diskutiert wird zum Beispiel Ionisation der Luft oder Anregung von Wasserdampf in der Blase. Keiner der zur Zeit gehandelten Erklärungsversuche bietet aber eine voll befriedigende Beschreibung sämtlicher Aspekte des Phänomens; dies gilt besonders im Hinblick darauf, daß bei der Sonoluminiszenz extrem schnelle Prozesse ablaufen – in der unvorstellbaren Winzigkeit von einigen billionstel Sekunden (Picosekunden), einer Zeitspanne, in der selbst Licht nur Millimeter zurücklegen kann.

Die zeitliche Auflösung solcher Vorgänge liegt an der Grenze der heutigen Meßtechnik, gilt als State of the art Für die Sonoluminiszenz ist sogar die sogenannte Picosekundenelektronik möglicherweise noch zu behäbig. So mußten sich Seth Putterman und Bradley Barber von der University of California (Los Angeles) mit der Feststellung begnügen, daß bei ihren Experimenten die Blitzdauer höchstens fünfzig Picosekunden betrug; kürzere Zeiten konnte auch ihre ultraschnelle Nachweiselektronik nicht messen. Jedenfalls ist die Dauer der Lichtblitze wesentlich kürzer als die der üblichen lichterzeugenden Prozesse in Atomen und Molekülen – ein weiterer rätselhafter Zug der Sonoluminiszenz.

Noch verwickelter wird das Bild dadurch, daß in der winzigen Zeitspanne von fünfzig Picosekunden oder weniger offensichtlich einige hunderttausend bis einige Millionen Moleküle auf einen Schlag zusammenarbeiten, um eines dieser Lichtblitzchen zu produzieren – wie ein gigantisches Orchester mit Billionstel-Sekunden-Präzision. Die Annahme drängt sich auf, daß es sich bei der Sonoluminiszenz um ein kooperatives Phänomen handelt. Aber um welches? Eine kollektive Lichtemission wie beim Laser scheidet sehr wahrscheinlich aus; der hypothetische Mechanismus müßte nach einem anderen, bisher anscheinend noch unbekannten Prinzip arbeiten.

Last, not least ist auch die uhrwerkartige Regelmäßigkeit bemerkenswert, mit der die Lichtblitze erscheinen. Die Zeitabstände zwischen zwei Blitzen sind bis auf billionstel Sekunden identisch. Außerdem pflanzen sich kleine Schwankungen der anregenden Ultraschallfrequenz nicht linear fort, resultieren also nicht in entsprechenden Abweichungen der Blitzintervalle, so daß der Mechanismus offensichtlich selbststabilisierend ist: Das Orchester bewahrt seine Billionstel-Sekunden-Präzision auch bei einem weniger taktfesten Dirigenten.

"Was um alles in der Welt geht hier vor sich?" Angesichts der vielen offenen Fragen ist der Stoßseufzer von Nature verständlich, wenn er auch eine gewisse Ungeduld verrät. Immerhin liegt es erst vier Jahre zurück, daß Felipe Gaitan im Rahmen seiner Doktorarbeit an der University of Mississippi entdeckte, welche Werte von Frequenz und Amplitude des Schalls am besten geeignet sind, um die blitzende Blase über längere Zeit am Leben zu erhalten. Erst seitdem ist diese extravagante Art der Lichterzeugung reproduzierbar, ist die Sonoluminiszenz domestiziert.

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse versuchen die meisten Arbeitsgruppen, dem unbekannten Mechanismus auf die Spur zu kommen, indem sie statt Luft und Wasser andere Gase und Flüssigkeiten verwenden und das Spektrum des Sonoluminiszenzlichtes untersuchen. Einen anderen Weg geht eine Untersuchung, die Joachim Holzfuss zusammen mit Physikern aus den USA durchführt, unter ihnen Felipe Gaitan. "Ein Spektrum beinhaltet sehr komplexe Informationen; wir wollen einen einfacheren Effekt untersuchen, um so eine möglichst fundamentale Einsicht in mindestens einen der verwickelten Prozesse der Sonoluminiszenz zu erhalten", schildert Joachim Holzfuss das Motiv.