De meeste mensen zijn bekend met sonic booms, zelfs als ze niet precies weten hoe ze werken. NASA legt uit dat lucht reageert als een vloeistof op objecten die sneller bewegen dan de snelheid van het geluid. Dit snelle object dwingt omringende luchtmoleculen snel samen, waardoor een golfachtige verandering in luchtdruk ontstaat die zich verspreidt in een kegel die een Mach-kegel wordt genoemd, zoals het spoor van een boot. Terwijl de schokgolf over een waarnemer op de grond gaat, produceert de verandering in luchtdruk de sonische boom.
Eerder onderzoek suggereerde dat licht ook een soortgelijke kegelvormige wakes kan produceren, een "fotonische Mach-kegel" genoemd, meldt Charles Q. Choi op LiveScience . Maar ze konden het idee niet testen. Nu hebben onderzoekers van de Washington University in St. Louis een ultrasnelle camera ontwikkeld die de lichtboom in actie kan opvangen.
Choi meldt dat optisch ingenieur Jinyang Liang en zijn collega's een groene laser hebben afgevuurd door een tunnel gevuld met rook van droog ijs. Het binnenste van de tunnel was omgeven door platen gemaakt van siliconenrubber en aluminiumoxidepoeder. Het idee was dat, aangezien licht met verschillende snelheden door verschillende materialen reist, de platen het laserlicht zouden vertragen, wat een kegelvormig licht achterlaat.
Met behulp van een ultrasnelle camera hebben wetenschappers met succes de verstrooiing van licht in verschillende materialen in beeld gebracht. Credit: Science AdvancesHoewel slim, was deze opstelling niet de ster van de studie - het was de "streak" -camera die de onderzoekers ontwikkelden om het evenement vast te leggen. Choi meldt dat de fotografietechniek, lossless-encoding gecomprimeerde ultrasnelle fotografie (LLE-CUP) genoemd, 100 miljard frames per seconde in een enkele belichting kan vastleggen, waardoor de onderzoekers ultrasnelle gebeurtenissen kunnen vastleggen. De camera werkte en nam voor het eerst beelden op van de lichtkegel die door de laser werd gecreëerd. De resultaten verschijnen in het tijdschrift Science Advances.
“Onze camera verschilt van een gewone camera waarbij je slechts een foto maakt en één foto opneemt: onze camera werkt door eerst alle beelden van een dynamisch evenement vast te leggen in één foto. En dan reconstrueren we ze een voor een ”, zegt Liang tegen Leah Crane bij New Scientist .
Deze nieuwe technologie kan de deur openen naar een revolutionaire nieuwe wetenschap. "Onze camera is snel genoeg om neuronen te zien schieten en live verkeer in de hersenen in beeld te brengen, " vertelt Liang aan Choi. "We hopen dat we ons systeem kunnen gebruiken om neurale netwerken te bestuderen om te begrijpen hoe de hersenen werken."
LLE-CUP is misschien zelfs te krachtig om neuronen te bekijken. "Ik denk dat onze camera waarschijnlijk te snel is", zegt Liang tegen Kastalia Medrano bij Inverse . “Dus als we dat willen doen, kunnen we het aanpassen om het te vertragen. Maar nu hebben we de beeldmodaliteit die mijlen vooruit ligt, dus als we de snelheid willen verminderen, kunnen we dat doen. ”
De technologie, vertelt Liang tegen Crane, kan worden gebruikt met bestaande camera's, microscopen en telescopen. Crane kan niet alleen kijken naar het functioneren van dingen als neuronen en kankercellen, maar ook worden gebruikt om veranderingen in het licht in objecten als supernova te onderzoeken.
