Oamenii de știință surprind un „Sonic Boom” al luminii

Majoritatea oamenilor sunt familiarizați cu boomele sonice, chiar dacă nu știu exact cum funcționează. NASA explică că aerul reacționează ca un fluid la obiecte care se mișcă mai repede decât viteza sunetului. Acest obiect rapid forțează rapid moleculele de aer înconjurătoare, provocând o schimbare asemănătoare undei în presiunea aerului care se răspândește într-un con numit con de Mach, ca trezirea unei bărci. Pe măsură ce valul de șoc trece peste un observator pe sol, schimbarea presiunii aerului produce boomul sonic.

Cercetările anterioare au sugerat că lumina ar putea produce, de asemenea, o trează similară în formă de con, numită „conul Mach fotonic”, relatează Charles Q. Choi la LiveScience . Dar nu aveau cum să testeze ideea. Acum, cercetătorii de la Universitatea Washington din St. Louis au dezvoltat o cameră ultrarapidă care poate captura efectiv boomul ușor în acțiune.

Choi relatează că inginerul optic Jinyang Liang și colegii săi au tras un laser verde printr-un tunel plin de fum de gheață uscată. Interiorul tunelului era înconjurat de plăci din cauciuc siliconic și pudră de oxid de aluminiu. Ideea era că, întrucât lumina călătorește cu viteze diferite prin diferite materiale, plăcile vor încetini lumina laser, ceea ce lasă o lumină în formă de con.

Folosind o cameră ultrarapidă, oamenii de știință au imaginat cu succes împrăștierea luminii în diferite materiale. Credit: avansuri științifice

Deși inteligentă, această configurație nu a fost vedeta studiului - a fost camera „streak” dezvoltată de cercetători pentru a surprinde evenimentul. Choi raportează că tehnica fotografiei, numită fotografie ultrarapidă comprimată cu codare fără pierderi (LLE-CUP), poate capta 100 de miliarde de cadre pe secundă într-o singură expunere, permițând cercetătorilor să surprindă evenimente ultrarapide. Camera a funcționat, captând imagini ale conului de lumină creat de laser pentru prima dată. Rezultatele apar în revista Science Advances.

„Camera noastră este diferită de o cameră comună în care faceți doar o instantanee și înregistrați o singură imagine: camera noastră funcționează mai întâi captând toate imaginile unui eveniment dinamic într-o singură instantanee. Și apoi le reconstruim, unul câte unul ”, îi spune Liang lui Leah Crane la New Scientist .

Această nouă tehnologie ar putea deschide ușa unor științe revoluționare noi. "Camera noastră este suficient de rapidă pentru a urmări neuronii să tragă și să imagineze traficul direct în creier", spune Liang pentru Choi. Speram ca putem folosi sistemul nostru pentru a studia retelele neuronale pentru a intelege cum functioneaza creierul.

De fapt, LLE-CUP poate fi prea puternic pentru a urmări neuronii. "Cred că aparatul nostru este probabil prea rapid", a declarat Liang pentru Kastalia Medrano la Inverse . „Deci, dacă vrem să facem asta, îl putem modifica pentru a încetini. Însă acum avem modalitatea de imagine care este la câțiva kilometri înainte, așa că dacă vrem să reducem viteza, putem face asta. "

Tehnologia, spune Liang Crane, poate fi folosită cu camere foto, microscopuri și telescoape existente. Crane raportează nu numai că poate privi funcționarea unor lucruri precum neuronii și celulele canceroase, ci ar putea fi folosit și pentru a examina modificările luminii în obiecte precum supernova.