Ударную световую волну впервые сняли на видео

Группа ученых из Вашингтонского университета в Сент-Луисе смогла впервые снять ударную волну от пучка света. Для этого они использовали самую быструю в мире камеру. Об эксперименте исследователи сообщили в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Кратко о нем рассказано на сайте Gizmodo.

Звуковой удар возникает, когда объект движется быстрее скорости звука. При этом создаются волны, набегающие друг на друга, в результате чего формируется одна мощная ударная волна, называемая конусом Маха.

Иллюстрация: Jinyang Liang and Lihong V. Wang

Чтобы увидеть световой аналог конуса, физики построили узкий туннель, которой был заполнен испарившимся сухим льдом. Затем ученые произвели импульсы зеленого света, каждый из которых длился не более семи пикосекунд (триллионная доля секунды). Фотонные пучки рассеивались на частицах диоксида углерода, создавая световые волны, падающие на окружающие туннель пластины из силиконового каучука и оксида алюминия. Процесс снимала камера с частотой 100 миллиардов кадров в секунду.

Хотя нет ничего, что может двигаться быстрее фотонов, последние могут замедляться при прохождении через плотную среду. В результате при их падении на пластины возникает эффект, при котором позади лазерного пучка образуется конус Маха из медленно движущихся световых волн.

По мнению ученых, камера, позволившая наблюдать за экспериментом, может помочь увидеть другие сверхбыстрые процессы, например, прохождение импульсов по нейронам головного мозга.