De fleste mennesker er fortrolige med soniske bommer, selvom de ikke ved nøjagtigt, hvordan de fungerer. NASA forklarer, at luft reagerer som en væske på genstande, der bevæger sig hurtigere end lydhastigheden. Denne hurtige genstand tvinger hurtigt omgivende luftmolekyler sammen, hvilket forårsager en bølgelignende ændring i lufttryk, der spreder sig ud i en kegle kaldet en Mach-kegle, ligesom kølvandet på en båd. Når chokbølgen passerer over en observatør på jorden, skaber ændringen i lufttrykket lydbommen.
Tidligere forskning antydede, at lys også kunne frembringe en lignende kegleformet vågner, kaldet en "fotonisk Mach-kegle", rapporterer Charles Q. Choi på LiveScience . Men de havde ingen måde at teste ideen på. Nu har forskere ved Washington University i St. Louis udviklet et ultrahurtigt kamera, der faktisk kan fange lysbommen i aktion.
Choi rapporterer, at den optiske ingeniør Jinyang Liang og hans kolleger fyrede en grøn laser gennem en tunnel fyldt med røg fra tøris. Tunnelens indre var omgivet af plader lavet af silikongummi og aluminiumoxidpulver. Idéen var, at da lyset bevæger sig i forskellige hastigheder gennem forskellige materialer, ville pladerne bremse laserlyset, som efterlader et kegleformet kølvandet af lys.
Ved hjælp af et ultrahurtigt kamera afbildede forskere med succes spredning af lys i forskellige materialer. Kredit: Science AdvancesSelvom det var smart, var denne opsætning ikke stjernen i undersøgelsen - det var det "streak" -kamera, som forskerne udviklede for at fange begivenheden. Choi rapporterer, at fotograferingsteknikken, kaldet tabsfri kodning af komprimeret ultrahurtig fotografering (LLE-CUP), kan optage 100 milliarder billeder i sekundet i en enkelt eksponering, så forskerne kan fange ultrahurtige begivenheder. Kameraet arbejdede og lagde første gang billeder af lyskeglen oprettet af laseren. Resultaterne vises i tidsskriftet Science Advances.
”Vores kamera adskiller sig fra et almindeligt kamera, hvor du bare tager et snapshot og optager et billede: Vores kamera fungerer ved først at optage alle billeder af en dynamisk begivenhed til et snapshot. Og så rekonstruerer vi dem en efter en, ”fortæller Liang til Leah Crane hos New Scientist .
Denne nye teknologi kunne åbne døren til nogle revolutionerende nye videnskaber. ”Vores kamera er hurtigt nok til at se neuroner skyde og forestille live trafik i hjernen, ” fortæller Liang til Choi. ”Vi håber, at vi kan bruge vores system til at studere neurale netværk for at forstå, hvordan hjernen fungerer.”
Faktisk kan LLE-CUP være for kraftig til at se neuroner. ”Jeg synes, vores kamera er sandsynligvis for hurtigt, ” fortæller Liang til Kastalia Medrano hos Inverse . ”Så hvis vi ønsker at gøre det, kan vi ændre det for at bremse det. Men nu har vi den billedmodalitet, der er mil foran, så hvis vi vil reducere hastigheden, kan vi gøre det. ”
Teknologien, fortæller Liang Crane, kan bruges med eksisterende kameraer, mikroskoper og teleskoper. Crane rapporterer ikke kun funktionen af ting som neuroner og kræftceller, det kan også bruges til at undersøge ændringer i lys i objekter som supernova.
