Архив за етикет: фотон

Шведски учени са създали най-бързата камера в света

originalИзследователи от университета в Лунд са изобретили най-бързата камера в света. Тази джаджа снима със скорост пет трилиона кадъра в секунда, достатъчна за да се визуализира движението на светлинния лъч.

На новата камера може да улови едно събитие, което се случва за 0.2 трилиона част от секундата.

За да демонстрират работата на технологията, учените са снимали движението на фотоните. В резултат на това на снимката изглежда бавна, но скоростта на частиците в изображенията е 617 милиона мили в час.

Технологията работеща с устройството се отличава от обикновена камера.

Кадърът съдържа четири изображения, последователно снимани с лазер. Всяка светкавица съдържа уникален код, чрез чиято комбинация се декодира и разделя изображението с помощта на ключ за шифроване.

Оптимизирайки всеки кадър, учените увеличават скоростта на снимките и създават поредно изображение с по-голяма продължителност и детайлизация.

Те искат да използват технологията за изследване на химичната реакция при горене на молекулярно ниво.

Създателите на новата камера са сътрудничили с немска фирма за изграждане на работещ прототип. Очаква се, тя да бъде готова след няколко години.

Квантови недоразумения

imagesТози проект не даваше спокойствие на Марко, той искаше да разбере целта му. За това и толкова настояваше Елена да му разкаже за него.

Тя се двоумеше между задължението да запази в тайна проекта и желанието да се похвали с работата си, но накрая проговори.

– Какво знаеш за квантовата физика, Марко?

– Това е областта на микрочастиците, където гравитацията и магнитните свойства не важат. Повечето неща, които съм чел, толкова много противоречат на общоприетата логика, че ги пренебрегвам.

– Добър отговор, – съгласи се Елена. – Този клон на физиката ще направи революция в начина ни на живот.

– Не мисля, че възможността да преместите много голям предмет, например самолет вътре в планина ще направи живота ми по-хубав – иронично отговори Марко.

Той все още бе ядосан заради лъжите, които му бяха наговорили, въпреки фактите, които бяха налице.

Елена не хареса упрека му и гласът ѝ стана рязък и груб:

– Не сме преместили в планината нищо. Всъщност самолетът никога не се е помръдвал от там.

Марко разбра, че с язвителни забележки няма да разбере нищо, за това малко успокои топката.

– Може ли да започнеш отначало, ако обичаш? – помоли Марко. – С малко по-прости думи.

– Добре, – примирено каза Елена. – Каква е най-високата възможна скорост във вселената?

– Това е скоростта на светлината и тя е двеста деветдесет и девет хиляди километра в секунда, – изстреля на един дъх Марко.

– Вторият закон на Нютон за термодинамиката твърди, че всички системи се разпадат в хаос, нали? – попита Елена.

– Нещо такова май беше, – съгласи се Марко.

– Падащото дърво в гората издава ли звук?

– Разбира се. Защо да не издава звук? – Марко още не можеше да разбере на къде бие Елена.

– Ти току-що даде три грешни отговора. Изучаването на квантовата теория на атома произлиза от работата на Нилс Бор и Вернер Хайзенберг. Един от принципите, на които се основават всички последвали научни изследвания, се нарича Принципа за неопределеността на Хайзенберг – наблюдаването на някое явление предупреждава за последиците от него. Следователно във вселената не се случва нищо, ако не бъде пряко наблюдавано.

Марко се засмя. Елена забеляза усмивката му, но продължи:

– Може да звучи глупаво, но наблюдателят кара нещата да се случват със самото си присъствие. Този факт е доказван десетки пъти в лабораторни условия. Това означава, че дървото в гората не може да издаде звук, защото никой не го е видял да пада. В света на квантите, във времето и в пространството от хаоса може спонтанно да възникне ред. Макар и за части от секундата, но дори този кратък период от време опровергава Втория закон на Нютон.

– А границата на скоростта? – настоя Марко.

– Ами ако ти кажа, че съм наблюдавала експеримент, при който лъч лазерна светлина, пуснат в газова среда при изключително ниска температура, излезе от другата страна на камерата, преди да бъде изстрелян? Следствието се появи преди причината. По някакъв начин в квантовия свят съобщение, движещо се по-бързо от скоростта на светлината, е предало, че лазерният лъч идва.

Марко не се съмняваше в твърденията ѝ. Но не можеше да проумее напълно изводите, нито как това е вкарало толкова голям самолет в планина.

– Нека да разширим експеримента, – предложи Елена. – И да го направим с частици светлината или фотони. В случая ще има частица, съществуваща на две места едновременно.

– Ами ако в процеса на изстрелването на частицата първата, с която сте започнали, бъде унищожена? – попита Марко.

– В друг ъгъл на свръхохладена газова камера ще има частица двойник.

Изведнъж Марко разбра.

– Говориш за някаква система на транспортиране ли?

Елена направи кисела гримаса.

– Не. Медиите преувеличават понякога нещата, но истината е, че транспортирането на човешки същества не е много практично.

– Това ли искахте да направите с самолета? – подскочи  Марко. – Да го транспортирате в скалата?

Елена още повече се начумери.

– Целта ни беше да го направим невидим. Наричаме го оптично-електрически камуфлаж. Предназначен е за самолети, ако съумеем да намалим размерите на необходимата техника и консумацията на енергия. Използвахме самолета, защото имаше теоретичен шанс да се получи нещо.

– Изпуснали сте го? – засмя се Марко.

– Не сме го изпуснали – троснато отговори Елена. – Предупредиха ни за такава възможност, за това вградихме защитна система в случай на авария.

– И какво се случи?

– Системата използва мехур със силни магнитни свойства, който пречупва видимата светлина в тороид, с форма подобна на поничка. Ние виждаме предметите, защото светлината се отразява в повърхността им. Някои дължини на вълните се поглъщат, а онези, които се отразяват, придават цвета на предмета. Черните неща поглъщат всички дължини на вълните, затова не можем да ги видим, но възприемаме присъствието им на цветен фон.

Марко слушаше съсредоточено и преосмисляше чутото.

– Ако затворим светлината в тороид така,  – каза Елена, – че да не може да избяга и после я пречупим около предмета, наблюдателят няма да види нищо. Все едно водата да изкриви светлината и моливът да изглежда крив, когато половината стърчи над повърхността.

– Какво означава това? – попита озадачено Марко.

– Означава, че възникнаха последици. Бяхме ги предвидили и взехме предпазни мерки, но решихме, че може и да ни се размине. Магнитното поле пречупи видимата светлина, докато я превърна в самостоятелна система, точка в пространството, където светлината не може да избяга.

– Но това прилича на черна дупка, – засмя се Марко.

– Не. Черните дупки са разпадане на материята вследствие на гравитацията. Ние използваме магнитни свойства.

– Каква е разликата?

– Гравитацията не е съвместима със света на квантите.

– Това означава, че сте попаднали на нещо ново. Но със същите последици.

– Ние спряхме времето. Магнитното налягане, също като гравитацията в черната дупка, създаде мехур около експерименталния обект. Светлината беше затворена в мехура и принципът за неопределеността на Хайзенберг влезе в сила.

– И експериментът ви вече няма наблюдател?

– А в света на квантите, когато няма наблюдател, нищо не се случва. Дървото в гората все още си стои, докато някой не отиде да го наблюдава.

– А какво причини това на самолета?

– За него времето спря и останалата част от вселената изчезна. Някои учени от нашия екип предположиха, че това може да се случи и затова взехме предпазни мерки. Инсталирахме пусково устройство за преплитане на квантите, което да намали енергията в магнитната сфера около самолета и да възвърне нормалния поток от време. Теоретично той отново трябваше да се появи в нашия свят.

– Но го изпуснахте и той се появи другаде. Защо?

– Не го изпуснахме. Земята се върти с повече от хиляда и шестстотин километра в час, а около слънцето още по-бързо. Включете и въртенето на нашата Слънчева система с Млечния път и ще разберете, че сме се справили добре, като сме върнали самолета на нашата планета.
Това бе фантастично, но преместването се бе осъществило и самолетът макар и на друго място се бе появил.

Суперзрението на хлебарките

000000Хлебарките се ориентират в пълна тъмнина благодарение не само на обонянието и осезанието. Учените са открили в насекомите свръхчувствителни рецептори, които позволяват да се улови и най-малката светлина.
За проверка на зрителната острота, учените са създали специлна система интерпретираща виртуална реалност.
Пуснали хлебарки в тракбол, заобиколен от движещи се декорации. При такива условия те не могат да се ориентират с помощта на устата или антените.
След това учените започнали да въртят черно-бели ивици около хлебарките, включвайки светлина със различна интензивност, преминавайки от ярка осветеност в безлунна нощ и обратно.
Насекомите са реагирали на въртенето на декорациите даже при светлина 0,005 лукса, когато фоторецепторите в фасетачните очи са улавяли само един фотон за десет секунди.
Според изследователите, за да се справят с такава сложна визуална информация, хлебарки използват неизвестни за сега в науката невронни механизми, разположени в участъка, намиращ се в основата на мозъка, отговарящ за координацията на движението.
Учените се надяват, че разбирането на тези механизми ще помогне за разработването на нови уреди за нощно виждане.

Инженерите използват светлина вместо проводници в компютъра

optical_newsВ Станфорд учени са проектирали и произвели силициеви структури във формата на призма, които могат да разделят лъч светлина на различни цветове и да пречупят светлината под прав ъгъл.
Научната разработка може да доведе до ново поколение компютри, използващи оптика вместо електрически кабели за пренос на данни.
Инженерите са гравирали парче силиций, голямо осем микрона, приличащо на баркод. Благодарение на двете различни дължини на вълните в светлинния лъч преминаващи през устройството, той се отклонява в страни и образуват Т-образна форма.
Светлината може да пренася повече данни, отколкото проводник и изисква по-малко енергия за пропускане на фотони, отколкото за електроните.
Използвайки факта, че светлината се пречупва по различен начин в различни среди, учени са разработени структура, в която се редуват ивици от силиций и въздушни пространства.
Когато светлината преминава от една среда в друга, част от нея се предава, а друга се отразява. Когато лъчът преминава през гравирания силиций отразената и преминаваща светлина си взаимодействат по сложен начин. Специален алгоритъм на силициевия чип използва тази смущения и насочва светлината с различни цветове в противоположни посоки.