นักวิทยาศาสตร์จับภาพ “โซนิคบูม” ของแสงได้

กล้องใหม่ที่เร็วเป็นพิเศษบันทึกปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรกJinyang Liang และ Lihong V. Wang

คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับโซนิคบูม แม้ว่าพวกเขาจะไม่รู้ว่ามันทำงานอย่างไร NASA อธิบายว่าอากาศมีปฏิกิริยาเหมือนของเหลวต่อวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วเสียง วัตถุที่มีความเร็วนี้บังคับโมเลกุลของอากาศที่อยู่รอบๆ เข้าด้วยกันอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความกดอากาศคล้ายคลื่นที่แผ่ออกเป็นทรงกรวยที่เรียกว่า Mach cone เหมือนกับการตื่นของเรือ เมื่อคลื่นกระแทกเคลื่อนผ่านผู้สังเกตการณ์บนพื้น การเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศจะทำให้เกิดโซนิคบูม

การวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าแสงยังสามารถสร้างการตื่นรูปกรวย

ที่คล้ายกัน ซึ่งเรียกว่า “โฟโตนิกมัคโคน”  Charles Q. Choi จาก  LiveScienceรายงาน แต่พวกเขาไม่มีทางทดสอบความคิดนี้ได้ ตอนนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์ได้พัฒนากล้องที่เร็วเป็นพิเศษซึ่งสามารถจับแสงบูมที่กำลังเคลื่อนไหวได้

Choi รายงานว่า Jinyang Liang วิศวกรด้านสายตาและเพื่อนร่วมงานของเขายิงเลเซอร์สีเขียวผ่านอุโมงค์ที่เต็มไปด้วยควันจากน้ำแข็งแห้ง ภายในอุโมงค์ถูกล้อมรอบด้วยแผ่นที่ทำจากยางซิลิโคนและผงอะลูมิเนียมออกไซด์ แนวคิดก็คือ เนื่องจากแสงเดินทางด้วยอัตราที่แตกต่างกันผ่านวัสดุต่างๆ แผ่นดังกล่าวจะทำให้แสงเลเซอร์ช้าลง ซึ่งจะทำให้เกิดแสงรูปกรวยขึ้น

แม้จะฉลาด แต่การตั้งค่านี้ไม่ใช่ดาวเด่นของการศึกษา แต่เป็นกล้อง “แนว” ที่นักวิจัยพัฒนาขึ้นเพื่อจับภาพเหตุการณ์ Choi รายงานว่าเทคนิคการถ่ายภาพที่เรียกว่าการถ่ายภาพความเร็วสูงแบบบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูล (LLE-CUP) สามารถจับภาพ 100 พันล้านเฟรมต่อวินาทีในการรับแสงเพียงครั้งเดียว ทำให้นักวิจัยสามารถจับภาพเหตุการณ์ที่เร็วมากได้ กล้องทำงานโดยจับภาพกรวยแสงที่สร้างขึ้นโดยเลเซอร์เป็นครั้งแรก ผลลัพธ์ปรากฏในวารสาร  Science Advances

“กล้องของเราแตกต่างจากกล้องทั่วไปที่คุณเพียงแค่ถ่ายภาพสแนปช็อต

และบันทึกภาพเดียว: กล้องของเราทำงานโดยจับภาพทั้งหมดของเหตุการณ์แบบไดนามิกเป็นสแน็ปช็อตเดียวก่อน จากนั้นเราก็สร้างมันขึ้น มาใหม่ทีละชิ้น” เหลียงบอกกับ  ลีอาห์ เครนที่  New Scientist

เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถเปิดประตูสู่วิทยาศาสตร์ใหม่ที่ปฏิวัติวงการได้ “กล้องของเราเร็วพอที่จะดูการทำงานของเซลล์ประสาทและภาพการจราจรในสมอง” Liang บอก Choi “เราหวังว่าเราจะสามารถใช้ระบบของเราเพื่อศึกษาโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อทำความเข้าใจว่าสมองทำงานอย่างไร”

ในความเป็นจริง LLE-CUP อาจมีพลังเกินกว่าที่จะเฝ้าดูเซลล์ประสาท “ฉันคิด ว่ากล้องของเราน่าจะ  เร็ว เกินไป  ” Liang กล่าวกับ  Kastalia Medrano ที่  Inverse “ดังนั้นหากเราต้องการทำเช่นนั้น เราสามารถแก้ไขเพื่อทำให้ช้าลงได้ แต่ตอนนี้เรามีรูปแบบภาพที่ล้ำหน้าไปหลายไมล์ ดังนั้นหากเราต้องการลดความเร็ว เราก็สามารถทำได้”

เหลียงบอกเครนว่าเทคโนโลยีนี้สามารถใช้ได้กับกล้อง ไมโครสโคป และกล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่ ไม่เพียงแต่สามารถดูการทำงานของสิ่งต่างๆ เช่น เซลล์ประสาทและเซลล์มะเร็งเท่านั้น รายงานจาก Crane ยังสามารถใช้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของแสงในวัตถุต่างๆ เช่น ซูเปอร์โนวาได้อีกด้วย

รับเรื่องราวล่าสุดในกล่องจดหมายของคุณทุกวันธรรมดา

Jason Daley เป็นนักเขียนในแมดิสัน รัฐวิสคอนซิน เชี่ยวชาญด้านประวัติศาสตร์ธรรมชาติ วิทยาศาสตร์ การเดินทาง และสิ่งแวดล้อม ผลงานของเขาปรากฏในDiscover , Popular Science , Outside , Men’s Journalและนิตยสารอื่นๆ

Credit : สล็อตเว็บตรง