जिस तरह सुपरसोनिक गति से उड़ान भरने वाले विमान शंकु के आकार के सोनिक बूम बनाते हैं, वैसे ही प्रकाश की दाढ़ें प्रकाश के शंकु के आकार की तरंगों को पीछे छोड़ सकती हैं। अब, एक सुपरफास्ट कैमरा ने इन घटनाओं के पहले वीडियो पर कब्जा कर लिया है।
इस खोज को बनाने के लिए इस्तेमाल की गई नई तकनीक एक दिन वैज्ञानिकों को मस्तिष्क में न्यूरॉन्स आग और छवि लाइव गतिविधि देखने में मदद करने की अनुमति दे सकती है, शोधकर्ताओं का कहना है।
टेक के पीछे विज्ञान
जब कोई वस्तु हवा के माध्यम से चलती है, तो वह हवा को उसके सामने दूर करती है, जिससे दबाव की तरंगें पैदा होती हैं जो सभी दिशाओं में ध्वनि की गति से चलती हैं। यदि वस्तु ध्वनि के बराबर या उससे अधिक गति से गति कर रही है, तो यह उन दबाव तरंगों को पीछे छोड़ देती है। नतीजतन, इन गतिमान वस्तुओं से दबाव तरंगें एक-दूसरे के ऊपर ढेर हो जाती हैं ताकि ध्वनि तरंगों के रूप में जाना जाता है, जिसे ध्वनि बूम के रूप में जाना जाता है, जो गड़गड़ाहट की थाप के समान हैं।
सोनिक बूम्स शंकुधारी क्षेत्रों तक सीमित हैं जिन्हें "मच शंकु" के रूप में जाना जाता है जो मुख्य रूप से सुपरसोनिक वस्तुओं के पीछे तक फैला हुआ है। इसी तरह की घटनाओं में वी-आकार की धनुष लहरें शामिल हैं जो एक नाव उत्पन्न कर सकती हैं जब यह लहरों की तुलना में तेजी से यात्रा करती है जो पानी के पार अपने रास्ते से बाहर धक्का देती है।
पिछले शोध ने सुझाव दिया था कि प्रकाश ध्वनिबद्ध बूम के समान शंक्वाकार तरंगें उत्पन्न कर सकता है। अब, पहली बार, वैज्ञानिकों ने इन मायावी "फोटोनिक मच कोन" की नकल की है।
वैक्यूम के माध्यम से आगे बढ़ने पर प्रकाश लगभग 186,000 मील प्रति सेकंड (300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड) की गति से यात्रा करता है। आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, कोई भी चीज़ निर्वात में प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा नहीं कर सकती है। हालाँकि, प्रकाश अपनी शीर्ष गति से अधिक धीमी गति से यात्रा कर सकता है - उदाहरण के लिए, प्रकाश कांच के माध्यम से अपनी अधिकतम 60 प्रतिशत की गति से चलता है। वास्तव में, पूर्व प्रयोगों ने प्रकाश को एक लाख गुना से अधिक धीमा कर दिया है।
तथ्य यह है कि प्रकाश एक सामग्री में तेजी से यात्रा कर सकता है अन्य की तुलना में वैज्ञानिकों ने फोटोनिक मच शंकु उत्पन्न करने में मदद की। सबसे पहले, सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक ऑप्टिकल इंजीनियर, अध्ययन लेखक जिनांग लियांग और उनके सहयोगियों ने सूखी बर्फ कोहरे से भरी एक संकीर्ण सुरंग का डिज़ाइन बनाया। इस सुरंग को सिलिकॉन रबर और एल्यूमीनियम ऑक्साइड पाउडर के मिश्रण से बनी प्लेटों के बीच से निकाला गया था।
फिर, शोधकर्ताओं ने हरित लेजर प्रकाश के दालों को निकाल दिया - प्रत्येक में केवल 7 पिकोसेकंड (एक सेकंड के खरब) - सुरंग के नीचे। ये दालें सुरंग के भीतर सूखी बर्फ के छींटों को बिखेर सकती हैं, जिससे हल्की तरंगें पैदा होती हैं जो आसपास की प्लेटों में प्रवेश कर सकती हैं।
वैज्ञानिकों ने जिस हरी बत्ती का इस्तेमाल किया, वह प्लेटों की तुलना में सुरंग के अंदर ज्यादा तेजी से घूमती थी। जैसे कि, एक लेजर पल्स सुरंग के नीचे चला गया, इसने प्लेटों के भीतर धीमी गति से चलती अतिव्यापी प्रकाश तरंगों का एक शंकु छोड़ दिया।
स्ट्रीक कैमरा
इन मायावी प्रकाश-प्रकीर्णन घटनाओं के वीडियो पर कब्जा करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक "स्ट्रीक कैमरा" विकसित किया, जो एकल प्रदर्शन में 100 बिलियन फ्रेम प्रति सेकंड की गति से छवियों को पकड़ सकता है। इस नए कैमरे ने घटना के तीन अलग-अलग दृश्यों को कैप्चर किया: एक जिसने दृश्य की एक सीधी छवि प्राप्त कर ली, और दो जिसमें घटनाओं की अस्थायी जानकारी दर्ज की गई, ताकि वैज्ञानिक फ्रेम के द्वारा हुई घटना को फिर से संगठित कर सकें। लिआंग ने एक साक्षात्कार में कहा, "अनिवार्य रूप से, वे" प्रत्येक व्यक्तिगत छवि पर अलग-अलग बार कोड डालते हैं, भले ही डेटा अधिग्रहण के दौरान वे सभी एक साथ मिल जाएं, हम उन्हें सुलझा सकते हैं।
अन्य इमेजिंग सिस्टम हैं जो अल्ट्राफास्ट घटनाओं को पकड़ सकते हैं, लेकिन इन प्रणालियों को आमतौर पर ऐसी घटनाओं के सैकड़ों या हजारों एक्सपोज़र को रिकॉर्ड करने की आवश्यकता होती है, इससे पहले कि वे उन्हें देख सकें। इसके विपरीत, नई प्रणाली सिर्फ एक एक्सपोजर के साथ अल्ट्राफास्ट घटनाओं को रिकॉर्ड कर सकती है। यह अपने आप को जटिल, अप्रत्याशित घटनाओं को दर्ज करने के लिए उधार देता है जो हर बार ठीक उसी तरह से खुद को दोहरा नहीं सकते हैं जैसा कि हर बार होता है, जैसा कि फोटोनिक मच कोन के साथ हुआ था कि लिआंग और उनके सहयोगियों ने रिकॉर्ड किया था। उस स्थिति में, बिखरे हुए प्रकाश के छोटे-छोटे टुकड़े बेतरतीब ढंग से इधर-उधर चले गए।
शोधकर्ताओं ने कहा कि उनकी नई तकनीक जीवित ऊतकों या बहते रक्त जैसे जटिल बायोमेडिकल संदर्भों में अल्ट्राफास्ट घटनाओं को रिकॉर्ड करने में उपयोगी साबित हो सकती है। लिआंग ने लाइव साइंस को बताया, "हमारा कैमरा न्यूरॉन्स आग और मस्तिष्क में लाइव ट्रैफिक देखने के लिए काफी तेज है।" "हमें उम्मीद है कि हम मस्तिष्क को कैसे काम करते हैं, यह समझने के लिए तंत्रिका तंत्र का अध्ययन करने के लिए अपने सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं।"
वैज्ञानिकों ने जर्नल एडवांस में जर्नल 20 जनवरी को अपने निष्कर्षों को विस्तृत किया।
लाइव साइंस पर मूल लेख।
