Большинство людей знакомы с звуковыми ударами, даже если они не знают точно, как они работают. НАСА объясняет, что воздух реагирует как жидкость на объекты, которые движутся быстрее скорости звука. Этот быстрый объект быстро объединяет молекулы окружающего воздуха, вызывая волнообразное изменение давления воздуха, которое распространяется в конусе, называемом конусом Маха, подобно следу лодки. Когда ударная волна проходит над наблюдателем на земле, изменение давления воздуха вызывает звуковой удар.
Предыдущее исследование показало, что свет может также вызывать подобные конусообразные следы, называемые «фотонным конусом Маха», сообщает Чарльз Чой из LiveScience . Но у них не было возможности проверить идею. Теперь исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали сверхскоростную камеру, которая действительно может поймать световой бум в действии.
Чой сообщает, что оптический инженер Цзиньян Лян и его коллеги выпустили зеленый лазер через туннель, заполненный дымом от сухого льда. Внутреннее пространство туннеля было окружено пластинами из силиконовой резины и порошка оксида алюминия. Идея заключалась в том, что, поскольку свет проходит с разными скоростями через разные материалы, пластины замедляют лазерное излучение, которое оставляет след света в форме конуса.
Используя сверхбыструю камеру, ученые успешно изобразили рассеяние света на разных материалах. Кредит: научные достиженияХотя эта схема была хитрой, она не была звездой исследования - это была «полосная» камера, которую исследователи разработали для съемки события. Чой сообщает, что метод фотографии, называемый сжатой сверхбыстрой фотографией без кодирования без потерь (LLE-CUP), может захватывать 100 миллиардов кадров в секунду за одну экспозицию, что позволяет исследователям захватывать сверхбыстрые события. Камера работала, снимая изображения светового конуса, созданного лазером впервые. Результаты появляются в журнале Science Advances.
«Наша камера отличается от обычной камеры, в которой вы просто делаете снимок и записываете одно изображение: наша камера работает, сначала захватывая все изображения динамического события в один снимок. И затем мы восстанавливаем их один за другим », - рассказывает Лян Лии Крэйн в New Scientist .
Эта новая технология может открыть дверь для новой революционной науки. «Наша камера достаточно быстра, чтобы наблюдать, как нейроны стреляют и отображают живой трафик в мозге», - говорит Лян Чой. «Мы надеемся, что сможем использовать нашу систему для изучения нейронных сетей, чтобы понять, как работает мозг».
На самом деле, LLE-CUP может быть слишком мощным, чтобы наблюдать за нейронами. «Я думаю, что наша камера, вероятно, слишком быстрая», - говорит Лян Касталии Медрано в Inverse . «Поэтому, если мы хотим сделать это, мы можем изменить его, чтобы замедлить. Но теперь у нас есть модальность изображения, которая находится на много миль вперед, поэтому, если мы хотим снизить скорость, мы можем это сделать ».
Лян рассказывает Crane, что эту технологию можно использовать с существующими камерами, микроскопами и телескопами. Крейн сообщает, что он не только может смотреть на функционирование таких вещей, как нейроны и раковые клетки, но и на изменения в свете таких объектов, как сверхновая.
