Jednym z najpopularniejszych kanałów na YouTube jest kanał Slo Mo Guys, który nagrywa różne akcje za pomocą kamer o dużej szybkości, ujawniając detale, które w normalnych warunkach umykają naszym oczom. Jednak nauka potrzebuje kamer jeszcze szybszych – rzędu miliardów klatek na sekundę. Niedawne badanie trzech uniwersytetów wykorzystało fantastyczną superkamerę tak szybką, że może rejestrować optyczny odpowiednik boomu dźwiękowego.
Badanie światła jest naprawdę fascynujące. Fizyka mówi nam, że nie możemy podróżować szybciej niż ono, ale mierzenie i obserwowanie jego właściwości to coś zupełnie innego. Oczywiście światło nie ułatwia sprawy, co prowadzi do rozwoju niezwykłych urządzeń o niespotykanej czułości i zdolności wykrywania. Grupa badaczy z uniwersytetów w Washington (St. Louis), Illinois i Tsinghua w Chinach przedstawiła badanie dotyczące rejestracji w czasie rzeczywistym rozpraszania impulsu laserowego przez „fotonowy stożek Macha”. Jak im się to udało? Za pomocą kamerowego potwora, który może rejestrować 100 miliardów klatek na sekundę.
Optyczny boom i promieniowanie Czerenkowa
Oczywiście kamera to tylko połowa równania. Termin „optyczny boom” nie jest niczym nowym. Wiele tekstów wskazuje na promieniowanie Czerenkowa, słynny niebieski blask obserwowany w reaktorach jądrowych. Efekt ten wymaga, aby światło nieco zwolniło ze względu na ruch w ośrodku, a naukowcy użyli mgły z suchego lodu w rurce umieszczonej między dwiema płytkami z krzemu i tlenku glinu. „Kamera” to w rzeczywistości ogólne określenie złożonego systemu składającego się z trzech kamer CCD (jedna z nich zamienia fotony na elektrony) i kilku filtrów. Efektem końcowym jest pierwsze nagranie fotonowego stożka Macha.
Potencjalne zastosowania
Jakie zastosowania może mieć ta technologia? Jej twórcy sugerują przede wszystkim biomedycynę oraz rejestrację „ruchu” sygnałów w ludzkim mózgu. W przyszłości priorytetem będzie komercjalizacja kamer, tak aby inne laboratoria mogły uzyskać dostęp do tego przełomu. 100 miliardów klatek na sekundę. Pozwólmy tej liczbie osiąść w naszych umysłach...
