Свет движется со скоростью 186 000 миль в секунду (300 миллионов метров в секунду) и, как полагают, устанавливает непревзойденный предел скорости Вселенной. Но как на самом деле выглядит скорость света?
Это может звучать как нелепый вопрос, но оптические исследователи из Калифорнийского технологического института недавно создали самую быструю камеру в мире, чтобы найти ответ. В новом видео, размещенном на канале The Slow Mo Guys на YouTube, исследователи CalTech продемонстрировали возможности своей камеры, снимая лазерный луч, проходящий через бутылку молока со скоростью около 100 миллиардов кадров в секунду. (Для сравнения, большинство фильмов снимаются со скоростью 24 кадра в секунду.)
В полученных кадрах фотоны четко проникают сквозь молоко в виде синего пятна, когда лазер перемещается по экрану слева направо. Молекулы молока помогли рассеять фотоны в лазерном луче, подобно тому, как облака космической пыли рассеивают свет от невидимых звезд. По словам Пэн Вана, аспиранта CalTech, который продемонстрировал камеру в новом видео, свет проходил по всей длине бутылки примерно за 2000 пикосекунд, или 2 миллиардные доли секунды.
Удивительно, что 100 миллиардов кадров в секунду - это лишь малая часть того, на что способна камера CalTech. Эта камера, известная как T-CUP, была впервые описана в статье, опубликованной в октябре 2018 года в журнале Light: Science and Applications, и, как сообщается, способна фотографировать свет со скоростью 10 триллионов кадров в секунду. Исследователи разработали T-CUP для точной съемки сверхкоротких лазерных импульсов с невероятной детализацией - другими словами, для захвата скорости света.
В то время как камера на вашем телефоне делает двухмерные фотографии, T-CUP - это тип фотокамер, которые очень быстро записывают изображения в одном измерении. В отличие от предыдущих серийных камер, которые создают составные изображения света, записывая различные горизонтальные срезы лазера в течение нескольких лазерных импульсов, T-CUP способен отображать весь лазерный импульс в одном кадре. Это делается путем одновременного отвода лазерного луча на две разные камеры, а затем с помощью компьютерной программы для объединения двух изображений.
Еще более примечательно, что исследователи могут вскоре превзойти мощность T-CUP с помощью камеры, способной записывать 1 квадриллион кадров в секунду, считает Лихонг Ван, профессор CalTech и один из изобретателей камеры. «Такие быстрые камеры могут однажды пробиться в медицинские исследования», - сказал Ванг «The Slow Mo Guys» в следующем видео. Это позволило бы исследователям изобразить живую человеческую ткань (включая мозг) с беспрецедентными деталями. Мы просим вас держать глаза открытыми для получения обновлений, но вы, во всяком случае, недостаточно быстры, чтобы их увидеть.
Примечание редактора: эта статья была обновлена, чтобы показать, что 2 наносекунды эквивалентны 2 миллиардным долям секунды.
