Einer der beliebtesten Kanäle auf YouTube ist der der Slo Mo Guys, die alle Arten von Aktionen mit Hochgeschwindigkeitskameras filmen und dabei Details enthüllen, die normalerweise leicht unserem Auge entgehen. Allerdings benötigt die Wissenschaft noch schnellere Kameras, in der Größenordnung von Milliarden von Bildern pro Sekunde. Eine aktuelle Studie dreier Universitäten führte zum Einsatz einer fantastischen Superkamera, die so schnell ist, dass sie das optische Äquivalent eines Schallknalls aufzeichnen kann.
Die Studie
Die Untersuchung des Lichts ist wirklich faszinierend. Die Physik sagt uns, dass wir nicht schneller als das Licht reisen können, aber das Messen und Beobachten seiner Eigenschaften ist etwas völlig anderes. Natürlich macht es das Licht nicht gerade einfach, und das führt zur Entwicklung erstaunlicher Geräte mit beispielloser Detektionsfähigkeit und Empfindlichkeit. Eine Gruppe von Forschern der Universitäten Washington (St. Louis), Illinois und Tsinghua in China präsentierte eine Studie über Echtzeitaufnahmen der Streuung eines Laserimpulses durch einen „photonichen Mach-Kegel“. Wie haben sie das geschafft? Mit einer Monsterkamera, die 100 Milliarden Bilder pro Sekunde aufnehmen kann.
Die Technik dahinter
Natürlich ist die Kamera nur die halbe Gleichung. Der Begriff „optischer Knall“ ist nicht neu. Viele Texte weisen auf die Cherenkov-Strahlung hin, den berühmten blauen Schein, der in Kernreaktoren beobachtet wird. Dieser Effekt erfordert, dass das Licht etwas langsamer wird aufgrund seiner Bewegung in einem Medium, und hier verwendeten die Wissenschaftler einen Nebel aus Trockeneis in einer Röhre, die zwischen zwei Platten aus Silikon und Aluminiumoxid platziert wurde. Die „Kamera“ ist eigentlich ein Sammelbegriff für ein komplexes System aus drei CCD-Kameras (eine davon wandelt Photonen in Elektronen um) und mehreren Filtern. Das Endergebnis ist die erste Aufnahme eines photonichen Mach-Kegels..
Anwendungen der Technologie
Welche Anwendungen könnte diese Technologie haben? Ihre Verantwortlichen schlagen zunächst die Biomedizin vor und die Aufzeichnung des „Verkehrs“ von Signalen im menschlichen Gehirn. Später wird die Priorität darin bestehen, die Kameras zu vermarkten, sodass auch andere Labore Zugang zu einem solchen Fortschritt erhalten. 100 Milliarden Bilder pro Sekunde. Lassen wir diese Zahl in unseren Köpfen wirken...
