واقعی: فیلم حرکت آهسته از "نور"!

* نور با سرعت ۳۰۰ میلیون متر بر ثانیه حرکت می‌کند. این به عنوان حد سرعت در کیهان شناخته می‌شود که هرگز نمی‌توان از آن بالاتر رفت. ولی این سرعت و حرکت در عمل چگونه است و چگونه به نظر می‌آید؟

این شاید پرسشی چرند به نظر برسد، ولی پژوهشگران نوری در بنیاد فن‌آوری کالیفرنیا (کلتک) به تازگی سریع‌ترین دوربین جهان را برای یافتن پاسخ این پرسش پدید آورده‌اند. این دانشمندان در ویدیویی که در کانال یوتیوب Slow Mo Guys منتشر کرده‌اند توانمندی‌های دوربینشان را با فیلمبرداری با سرعت حدود ۱۰۰ میلیارد نما (فریم) در ثانیه از یک باریکه‌ی پرتوی لیزر که از درون یک بطری شیر می‌گذرد به رخ کشیده‌اند (به یاد داشته باشید که سرعت بیشتر فیلم‌های معمولی ۲۴ نما در ثانیه است).

فیلمبرداری با سرعت حدود ۱۰۰ میلیارد نما (فریم) در ثانیه از جابجایی یک باریکه‌ی لیزر در یک بطری
اگر ویدیو اینجا جرا نشد می‌توانید آن را در فیسبوک، تلگرام، و یا توییتر یک ستاره در هفت آسمان ببینید

در ویدیوی به دست آمده، با پیشروی باریکه‌ی لیزر، فوتون‌ها به روشنی رد افشان آبی‌رنگی از چپ به راست به جا می‌گذارند. مولکول‌های شیر به پراکنش فوتون‌های باریکه‌ی لیزر کمک می‌کنند، مانند چیزی که در ابرهای غبار کیهانی رخ می‌دهد و نور ستارگانِ پنهان در دلشان را می‌پراکنند. پنگ وانگ، دانشجوی پسادکترای کلتک که توانمندی‌های این دوربین را در ویدیوی تازه به نمایش گذاشته درباره‌ی این آزمایش می‌گوید نور با سرعت حدود ۲۰۰۰ پیکوثانیه یا ۲ میلیونیم ثانیه درازای بطری را می‌پیماید.

شگفت این که ۱۰۰ میلیارد نما در ثانیه تنها جزیی از توان تصویربرداری دوربین کلتک است. این دوربین که تی-کاپ (T-CUP) نامیده شده نخستین بار اکتبر ۲۰۱۸، در نشریه‌ی "لایت: ساینس اند اپلیکیشن" توصیف شده بود و بر پایه‌ی آن گزارش، می‌تواند با سرعت ۱۰ تریلیون نما در ثانیه از نور فیلمبرداری کند. پژوهشگران تی-کاپ را صرفا برای فیلمبرداری تپ‌های لیزر بی‌اندازه کوتاه با جزییاتی باورنکردنی -به بیان دیگر، رسیدن به سرعت نور- طراحی کردند.

نمایشی از سرعت نور

دوربین‌های گوشی‌های همراه عکس‌های دو-بعدی می‌گیرند، ولی تی-کاپ گونه‌ای "دوربین سریع" یا رگه-رگه کننده (streak camera) است که با سرعت بسیار بسیار بالا عکس‌هایی در یک بعد می‌گیرد. برخلاف دوربین‌های رگه رگه‌ی گذشته که با ثبت برش‌های گوناگون افقی از لیزر در چندین تپ لیزر، عکس‌هایی ترکیبی از نور می‌گرفتند، تی-کاپ می‌تواند یک تپ کامل لیزر را در یک تک نما (تک-فریم) ثبت کند. تی-کاپ این کار را با تغییر مسیر همزمانِ باریکه‌ی لیزر به سوی دو دوربین گوناگون، و سپس بهره‌گیری از یک برنامه‌ی رایانه‌ای برای پیوند دو تصویر انجام می‌دهد.

لی‌هونگ وانگ، استاد کلتک و یکی از پدیدآورندگان این دوربین می‌گوید نکته‌ی چشمگیرتر اینست که شاید پژوهشگران به زودی بتوانند با ساختن دوربینی با سرعت ۱ کوادریلیون نما در ثانیه، از توان تی-کاپ هم فراتر بروند. به گفته‌ی وی، دوربین‌هایی با این سرعت می‌توانند راه خود را به پژوهش‌های پزشکی هم بگشایند. این می‌تواند به پژوهشگران امکان دهد تا عکس‌هایی با جزییات بی‌سابقه از بافت زنده‌ی انسان (از جمله بافت مغز) بگیرند.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Speed of Light - California Institute of Technology - The Slow Mo Guys YouTube - CalTech - camera - photon - laser - star - Peng Wang - T-CUP - Light: Science and Applications - streak camera - Lihong Wang

منبع: livescience

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان