Ученые из университета Хэриот-Уотт (Великобритания), Эдинбургского университета и MIT придумали, как сфотографировать чистый лазерный луч, бегущий в воздухе, не взаимодействуя с ним. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications, а популярное изложение приводит Newscientist.
Все мы помним драки на лазерных мечах из «Звездных войн». Впечатляющие кадры. Однако в реальном мире увидеть такую картинку непросто. Лазерный луч представляет собой сильно сфокусированный пучок фотонов, и увидеть его можно, только если порции фотонов обо что-то ударяются и, таким образом, выдают себя. В обычном воздухе фотоны лазерного луча ударяются о молекулы воздуха, но эффект слишком мал, чтобы его заметить. Легче наблюдать летящий луч лазера в дыму, где больше молекул для соударения с фотонами. Но все же это не то, что мы видели в руках джедаев.
Чтобы увидеть целый лазерный пучок, как он летит в воздухе, группа ученых под руководством Женевьевы Гариепи (Genevieve Gariepy) из Университета Хэриот-Уотт сделала очень чувствительную камеру, способную зафиксировать небольшие порции фотонов после соударения с молекулами воздуха. Камера сделана из сетки детекторов — 32 на 32. Она записывает прибытие фотонов с огромной скоростью — порядка 20 миллиардов кадров в секунду.
Луч зеленого лазера со скоростью 20 миллионов импульсов в 10 минут пустили по системе зеркал и снимали его движение на камеру. Пришлось повторять съемку много раз, чтобы отсечь шумы, потому что детекторы камеры улавливали не только фотоны от лазера. Потом из кадров сделали видео, подложили фон из обычной фотографии установки, а луч лазера покрасили в зеленый цвет. Получилось как в кино.
Ученые признают, что эта работа была сделана исключительно как лабораторный эксперимент, но верят, что их камера найдет и практическое применение. В следующий раз они собираются снимать, как лазер ионизирует воздух и создает плазму.
Не можем удержаться от ссылок на рассказы, во-первых, о том, что световые мечи джедаев могут стать реальностью, вернее, о создании новой формы материи на основе фотонов, и, во-вторых, о том, как выглядит стрельба из лазерного бластера.
