Röntgenstrålning från tejp

Om du går in i ett mörkt rum och river upp ett gummerat kuvert så kan du få se ett blålila ljus i skarven där limmet slits upp. Detta beror på en process som kallas tribolumenicens, som uppstår när limmolekylerna dras i sär. Ljuset uppstår när laddningar som dras isär åter rekombinerar. Urladdningen joniserar luften och det blå ljuset är den typiska emissionen från kväve.

Sedan 1950-talet har man vetat att när man drar isär tejp så sträcker sig spektrat för det utskickade ljuset till långt högre energier än det synliga. Det är t.o.m. möjligt att få fram röntgenstrålar. Röntgenstrålning uppkommer när elektroner med hög energi kolliderar med ett fast material och skickar ut s.k. bromsstrålning. När tejpen dras i sär kommer den klippiga sidan att laddas upp med positiv laddning och polyetylenrullen att få en negativ laddning. Laddningen kan byggas upp till sådana nivåer att de kan accelerera elektronerna tillräckligt för att skapa röntgenstrålning. Just detta har en forskargrupp i USA studerat och publicerat i veckans Nature*.

Forskarna placerade en tejprulle på en spole i en vacuumkammare. tillsammans med mätare för kraften som behövs för att dra ut tejpen med en viss hastighet. Detektorer för röntgenstrålning placerades utanför kammaren så att de såg tejpen genom ett fönster.

Vad forskarna såg var inte bara den "vanliga" röntgenstrålningen, utan även korta, intensiva pulser av röntgenfotoner med hög energi. De korta pulserna uppstod när dragkraften fluktuerade och många limmolekyler plötsligt gick av samtidigt (s.k. stick-slip-fenomen). Pulserna är intensiva nog för att kunna fungera som källa vid röntgenavbildning.

Riktigt hur de här intensiva pulserna, som bara är 1-2 nanosekunder, kan uppstå räcker vår för förståelse för triboluminescens och triboelektisk uppladdning (tänk katt+ebonitstav) inte till att förklara, men det krävs att en mycket stor laddning kan byggas upp. Forskarna uppmanar till ytterligare studier av liknande system för att man skall förstå men om triboluminescens och de spekulerar i huruvida sk jordbävningsljus som man hoppas kunna använda till förvarning, kan uppkomma vid liknande processer.

* Carlos G. Camara, Juan V. Escobar, Jonathan R. Hird och Seth J. Putterman, "Correlation between nanosecond X-ray flashes and stick–slip friction in peeling tape". Nature 455, 1089-1092 (2008).

Andra bloggar om: vetenskap, fysik, triboluminescens, röntgen, ljus.