Супербыстрая камера засняла «конус возмущения» у импульса света

Ученым из Университета Вашингтона в Сент-Луисе впервые удалось заснять конус возмущения, возникший при движении импульса света в среде. О результатах своей работы они рассказали в журнале Science Advances.

В своем эксперименте авторы работы воспользовались тем, что свет может значительно замедляться в некоторых средах. Ученые создали туннель, заполненный «туманом» из сухого льда. Его поместили между слоями смеси силиконового каучука и порошка оксида алюминия. По этому туннелю экспериментаторы запустили импульсы зеленого света, длящиеся семь пикосекунд каждый. Импульсы рассеивали частицы сухого льда, производя световые волны, которые поглощались оболочкой туннеля.

Ученые заметили, что импульсы света движутся по туннелю быстрее, чем порожденные им волны света в слоях оболочки. Получалось, что эти импульсы оставляли за собой конус из отстающих от них световых волн. Похожее явление наблюдается при передвижении объектов со скоростью, равной или превышающей скорость звука.

Для того чтобы заснять прохождение импульса, ученые разработали камеру, способную давать 100 млрд кадров в секунду. Камера записывала как сам процесс, так и всю временную информацию о происходящем, так что ученые смогли восстановить процесс поэтапно.

По словам авторов работы, новая технология позволит записывать очень быстрые процессы, происходящие, например, в живых тканях или крови. «Наша камера достаточно быстра, чтобы заснять активацию нейрона. Мы надеемся, что сможем использовать нашу систему, чтобы изучить нейронные сети и понять, как работает наш мозг», — отметил один из авторов исследования, оптик из Университета Вашингтона в Сент-Луисе Цзиньян Лиан.