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 смешной вопрос, но оптические исследователи из Калифорнийского технологического института недавно создали самую быструю камеру в мире, чтобы найти ответ. 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.)
На 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 в противном случае 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 миллионных доли секунды.
Удивительно, что 100 миллиардов кадров в секунду - это лишь малая часть того, что может снимать камера CalTech. Эта камера, известная как T-CUP 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, который очень быстро записывает изображения в одном измерении. В отличие от предыдущих серийных камер, которые создают композитные изображения света, записывая различные горизонтальные срезы лазера в течение нескольких лазерных импульсов, T-CUP способен отображать весь лазерный импульс в одном кадре. Это достигается 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». Это позволит исследователям изобразить живую человеческую ткань (включая мозг) с деталями. Советуют нам держать глаза открытыми для получения обновлений, но мы, недостаточно быстры, чтобы их увидеть.