Newton’s Dusty Mirror: การทดลองแบบเก่าเป็นแรงบันดาลใจในการถ่ายภาพที่เร็วมาก

Newton's Dusty Mirror: การทดลองแบบเก่าเป็นแรงบันดาลใจในการถ่ายภาพที่เร็วมาก

ในบางครั้ง พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์สามารถกระตุ้นวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ได้รับแรงบันดาลใจจากนิทรรศการเกี่ยวกับการทดลองทางแสงที่ดำเนินการโดย Isaac Newton นักฟิสิกส์ได้ถ่ายภาพ X-ray snapshot แรกของการระเบิดด้วยกล้องจุลทรรศน์นิวตันมาเยือน ลำแสงเอ็กซ์เรย์ (สีเหลือง) ผ่านกระจกบานหนึ่ง ระเบิดอนุภาคขนาดจิ๋วที่แขวนอยู่บนเมมเบรน (ในกรอบสีเขียว) กระเด็นออกจากกระจกบานที่สอง (ขวา) และกระทบกับอนุภาคที่ระเบิดอีกครั้ง ขอบสัญญาณรบกวน (วงกลมเต็ม) จับการระเบิด

ธรรมชาติ

นักฟิสิกส์ Henry Chapman และ Saa Bajt พาลูกสาวไปที่ Chabot Space and Science Center ในเมืองโอ๊คแลนด์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ในปี 2005 ที่นั่น พวกเขาได้เห็นแบบจำลองของการทดลองที่ Newton ส่งลำแสงผ่านรูในหน้าจอ ลำแสงสะท้อนจากกระจกและกลับมาที่หน้าจอ ซึ่งนิวตันรู้สึกประหลาดใจที่เห็นวงแหวนแสงที่มีศูนย์กลาง

นักวิทยาศาสตร์ระบุในภายหลังว่าวงแหวนเกิดจากฝุ่นละอองขนาดเล็ก แสงสะท้อนออกจากเม็ดฝุ่นแต่ละเม็ดสองครั้ง ระหว่างทางไปยังพื้นผิวสะท้อนแสงและย้อนกลับ การรบกวนระหว่างแหล่งที่มาของแสงที่กระจัดกระจายทั้งสองนี้ เนื่องจากยอดและร่องคลื่นของพวกมันเสริมหรือหักล้างกัน ทำให้เกิดวงแหวน

Chapman และ Bajt จาก Lawrence Livermore (Calif.) National Laboratory ตระหนักดีว่าพวกเขาสามารถทำการทดลองที่คล้ายกันได้ที่ FLASH ซึ่งเป็นโรงงานเลเซอร์ในเมืองฮัมบูร์ก ประเทศเยอรมนี FLASH เป็นเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระตัวแรกที่ทำงานในรังสีอัลตราไวโอเลตสูงหรือรังสีเอกซ์แบบอ่อนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัม เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระใช้การระเบิดของอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพัลส์ของแสงเลเซอร์ที่กินเวลาเพียงเฟมโตวินาที หรือหนึ่งในล้านของพันล้านวินาที อุปกรณ์เหล่านี้สามารถสร้างรังสีเอกซ์พลังงานสูงหรือแข็งที่มีความยาวคลื่นเล็กพอที่จะแยกอะตอมเดี่ยวได้ในเวลาไม่กี่ปี

ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา

สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล

ติดตาม

การระเบิดของพลังงานดังกล่าวจะระเบิดตัวอย่างส่วนใหญ่ แต่นักวิทยาศาสตร์หวังว่าการปะทุจะสั้นพอ—กินเวลาเพียงหนึ่งเฟมโตวินาที—ที่รังสีเอกซ์สามารถผ่านตัวอย่างและนำข้อมูลออกไปได้ก่อนที่อะตอมของตัวอย่างจะเคลื่อนที่อย่างเห็นคุณค่า (SN: 4/21/07, p. 253 ) .

เพื่อให้เข้าใจพลวัตของการระเบิดดังกล่าวได้ดีขึ้น Bajt, Chapman และผู้ร่วมงานของพวกเขาได้ส่งรังสีเอกซ์แบบอ่อนจากเลเซอร์ FLASH ผ่านรูด้านที่ไม่สะท้อนแสงของกระจกและไปยังลูกบอลพลาสติกที่มีความกว้างเพียง 140 นาโนเมตร โดยตรึงไว้กับเมมเบรนบางๆ . จากนั้นลำแสงจะกระเด็นออกจากกระจกบานที่สองและกระทบกับลูกบอลอีกครั้ง หลายร้อยเฟมโตวินาทีต่อมา รังสีเอกซ์ที่กระจัดกระจายในการเผชิญหน้าทั้งสองนั้นสะท้อนจากกระจกบานแรกและไปยังเครื่องตรวจจับ ซึ่งพวกมันก่อตัวเป็นวงกลมที่มีจุดศูนย์กลาง

จากขนาดของขอบสัญญาณรบกวนเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างรูปทรงของลูกบอลขึ้นมาใหม่ในขณะที่มันแตกออก ด้วยการปรับตำแหน่งของกระจกบานที่สอง นักวิทยาศาสตร์จึงถ่ายภาพสแนปชอตในช่วงเวลาต่างๆ กัน “นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถตรวจวัดการระเบิดได้” แชปแมนกล่าว ทีมงานรายงานผลในNature 9 ส.ค.

Andrea Cavalleri แห่งมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดในอังกฤษกล่าวว่าการทดลอง “ให้ความหวัง” ว่าเลเซอร์เอ็กซ์เรย์แบบแข็งจะสามารถสังเกตกระบวนการไดนามิกระดับเฟมโตวินาที เช่น ปฏิกิริยาเคมี ไปจนถึงความละเอียดของอะตอมเดี่ยว

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง