Işığın Oluşturduğu Sonik Patlamalar İlk Defa Gözlemlendi

Süpersonik hızlara çıkabilen hava taşıtlarının arkalarında bıraktıkları koni şeklindeki sonik patlamalar gibi, ışık atımları da sonik patlamalar yaratabilmektedir. Günümüze kadar gözlemlenememiş olan bu olayı bilim insanları ilk defa süper hızlı bir kamera aracılığıyla kaydetmeyi başarabildiler. Araştırmacılara göre, bu keşfin ardındaki yeni teknoloji gelecekte nöronlar arası elektriksel iletişimi ve beyin aktivitelerini anlık olarak gözlemleyebilmeyi vadediyor.

Bir obje havada hareket ederken, her yöne dağılan basınç dalgaları oluşturacak şekilde önündeki havayı dışarıya doğru iter. Hareket halindeki obje ses hızı ile aynı veya daha hızlı hareket ediyorsa oluşan basınç dalgalarını geçer. Sonuç olarak, aşırı hızlı olan objenin yarattığı dalgalar üst üste binerek şok dalgalarını, yani gök gürültüsüne benzeyen sonik patlamaları oluştururlar. Bilimsel olarak ‘mach konileri’ olarak adlandırılan ve özellikle süpersonik bir hızla ilerleyen nesnenin ardında uzanan patlamaları, bir botun suda hareket ederken oluşturduğu dalgalardan daha hızlı olduğunda meydana gelen V şeklindeki dalgalara benzetebiliriz.

Einstein’in Özel Görelilik Kuramı’na göre, mutlak bir boşlukta hiçbir şey saniyede 299.792.458 metre yol kateden ışıktan daha hızlı hareket edemez. Buna rağmen, bir cam boyunca hareket eden ışığın hızı % 60 oranında düşürülebilir ki birçok deneyde farklı nesneler aracılığıyla ışık hızı 1 milyon kat yavaşlatılabilmiştir. Işığın belli maddelerde diğerlerinden daha hızlı yol alabiliyor olması bilim insanlarının fotonik mach konilerini yakalamalarına fırsat tanımıştır.

Bilim insanları ‘Streak Camera’ kullanarak ışığın ardında bıraktığı Fotonik Mach Konisi olarak adlandırılan koni şeklindeki dalgaları ilk defa görüntüleyebildiler.

İlk olarak Washington Üniversitesi’nden optik mühendisi Jinyang Liang’ın önderliğinde yürütülen bir çalışmada araştırmacılar, içi kuru buz sisi doldurulmuş dar yapılı bir tüneli silikon kauçuğu ve alüminyum oksit tozundan yapılmış tabakalar arasına sıkıştırdılar ve  tünel boyunca her biri sadece 7 pikosaniye (saniyenin trilyonda biri) olan yeşil lazer atımları gönderdiler. Sisin zerrecikleri arasında hareket eden ışığın tüneli çevreleyen plakalara sızabilen dalgalar oluşturduğunu fark ettiler. ‘Streak Camera’ adıyla bilinen ve ultra hızlı şekilde hareket eden nesneleri yakalayabilen bir kayıt cihazı kullanarak araştırmacılar, fotonik mach konisi olarak adlandırılan koni şeklindeki dalgaları kaydedebildiler. Tek bir pozda 100 milyar karelik görüntüleri yakalayabilen bu kayıt cihazı, ışığın ardında bıraktığı dalgaları resimlemek ile birlikte bilim insanlarına kareleri birleştirerek hareketli bir kayıt oluşturma imkanı tanıdı.

 

(Şekil 1)

 

Ultra hızlı olayları gözlemleyebilmek için aynı olayı yüzlerce belki de binlerce defa resimleyerek kaydeden diğer cihazların aksine, bu yeni sistem tek bir pozda kaydedebiliyor ve farklı kareler çekerek birleştirebiliyor. Liang ve ekibinin başarısı, nöron aktiviteleri gibi her zaman aynı şekilde tekrarlanmayan ve tahmin edilemeyen karmaşık ve aşırı hızlı olayların gelecekte kaydedilebilmesinin önünü açmıştır.

Kaynak
http://www.space.com/35415-ultrafast-camera-captures-sonic-booms-of-light.html

Kapak Görseli
http://il8.picdn.net/shutterstock/videos/1883203/thumb/1.jpg

Şekil 1 : http://public.hofstragroup.com/3775Figure.png